FI68660C - Metallurgiskt foerfarande och ugn foer behandling av tunga raomaterial av ickejaernmetaller - Google Patents

Description

68660

Metallurginen menetelmä ja uuni raskaiden ei-rautametallien raaka-aineiden käsittelemiseksi - Metallurgiskt förfarande och ugn för behandling av tunga ramaterial av icke-järnmetaller

Keksinnön kohteena on pyrometallurginen menetelmä raskaita ei-rautametalleja olevien raaka-aineiden käsittelemiseksi kuumentamalla ja sulattamalla raskaita ei-rautametalleja olevat raaka-aineet nestemäisessä kuonassa siten, että muodostuu heterogeeninen sulate, joka koostuu sulfidifaasista ja oksidifaasista, ja johon synnytetään kuplia vuorovaikutuksella happea sisältävän kaasun kanssa, jolloin saadaan sulatustuotteita, jotka sen jälkeen poistetaan. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että kuplien muodostaminen ja hapetus suoritetaan puhaltamalla sulatteeseen kaasua, joka sisältää -3 vähintään 35 % happea nopeudella 200-2 000 m /h (STP) sulatusuunin 2 vaakasuoran poikkileikkauksen m kohden, jolloin sulate jakaantuu kuplivaksi yläosaksi ja tyyneksi pohjaosaksi, joka koostuu kuona-kerroksesta, metallikivikerroksesta ja/tai raakametallikerroksesta, ja että kukin sulatustuote poistetaan vastaavan kerroksen alaosasta. Keksinnön kohteena on myös menetelmässä käytettävä uuni.

* 68660

Esillä oleva keksintö on erityisen sopiva kuparin, nikkelin, lyijyn, sinkin erottamiseksi yksimetallisista tai monimetallisista raaka-aineista.

Raskaiden ei-rautameta.l listen raaka-aineiden pyromet.al lurgi-sessa käsittelyssä näiden raaka-aineiden hapettaminen antaa olennaisen määrän lämpöä, joka, kun käytetään hapella rikastettua ilmaa tai puhdasta happea, on riittävä peittämään prosessin vaatimukset. Kuitenkin sulan sulfidin, esim. metallikiven hapettaminen kaasulla, joka sisältää yli 30 % happea, johtaa huomattavaan sen vyöhykkeen ylikuumenemiseen, jossa kaasu puhalletaan sulaan ja tästä seurauksena metallurgisen laitteiston tämän osan vahingoittuminen.

Nykyisin kehitetään ja otetaan teolliseen käyttöön useita menetelmiä raskaiden ei-rautametallien sulfidiraaka-aineiden käsittelemiseksi, menetelmiä, jotka käsittävät mainittujen sulfidien hapet-tamisessa muodostuvan lämmön maksimihyväksikäytön.

Pääominaisuuksiensa suhteen mainitut menetelmät voidaan luokitella kolmeen trendiin, joissa on joitakin variaatioita.

Yksi mainituista teknologisista trendeistä sulfidiraaka-ai-neiden käsittelyn kehittämiseksi käsittää raskaan ei-rautametallin raaka-aineiden kuivan vaahdotuskonsentraatin muodossa olevan puhaltamisen hapen tai hapella rikastetun kaasun avulla sulatusyksikön kaasutilaan ja mainittujen raaka-aineiden hapettumisen ilman suoraa kosketusta mainitun yksikön seiniin. Tässä tapauksessa kehittyy suuri määrä lämpöä ja poistokaasuissa on runsaasti SO^. Kun kuitenkin jokainen raaka-aineosanen hapetetaan yksilöllisesti happea kuljettavassa kaasusuihkussa, suuri suhteellinen osa ei-rautametalleista muuttuu oksideiksi ja liukenee kuonaan. Mainitun kuonan seuraavas-sa käsittelyssä liuenneet ei-rautametallit saostuvat siitä hyvin hienoina sulkeumina, joita on hyvin vaikea erottaa kuonasta, mikä suuresti alentaa prosessin tehokkuutta kokonaisenaan.

Toisena trendinä sulfidiraaka-aineiden käsittelyssä suuren happipitoisuuden omaavan kaasun avulla on syöttää mainittu kaasu hormien kautta sulan pinnalle. Tämä johtaa sulatusyksikön käyttöiän kasuun, mutta vaatii monimutkaisen hormirakenteen, korkeapaineisen kaasun sulan hämmentämiseen, merkitsee hormikärkien nopeaa vikaantumista. Lisäksi kuona, joka on kevyempi tuote, kelluu sulan pinnalla ja peittää sulfidit, tulee ensimmäisenä hapetetuksi, mikä epäkohta johtaa ei-rautametallien suurempiin häviöihin kuonan kanssa.

3 68660

Vielä yksi trendi käsittää happea kantavan kaasun pulia Itämisen sivuhormien kautta sulaan metallikivikerrokseen tunnetun prosessin, kuten esim. konvertoinnin tapaan ja panoksen syöttämisen hämmennettyyn sulamassaan. Kuitenkin, kuten edellä jo mainittiin, alueilla, joissa puhalletaan yli 30-%:ista kaasua, sula ja sulatus-yksikön sulaa ympäröivät seinät pyrkivät ylikuumenemaan, mistä aiheutuu vahinkoja mainituille seinille. Sen vuoksi käytetään vain sellaista ilmaa, joka on rikastettu hapella alle 30 %. Tämä huonontaa lämpöolosuhteita, vähentää poistokaasun SO^ pitoisuutta ja alentaa kokonaistehokkuutta. Happea kuljettavan kaasun puhaltaminen me-tallikiveen myös lisää ei-rautametal1ien hapettumista ja edistää niiden suurempia häviöitä kuonan mukana.

Edellä esitetyistä teknologisista varianteista on olemassa eri yhdistelmiä, mutta niiden tehokkuus prosessien mahdollisuuksien parantamisessa on vähäinen.

Lähinnä esil'1'ä olevaa keksintöä on kupar.ikivien jatkuva sulatus ja konvertointi (ks. US-patentti 3 832 163, Cl 75-7U H/e??b 15/00).

Prosessi toteutetaan reaktorissa, joka pitkin vaakasuoraa akselia on jaettu kolmeen vyöhykkeeseen: sulatus- ja konvertoin!ivyö-hyke, kuparin kokoamisvyöhyke ja kuonavyöhyke. Kuparikonsentraatti sekoitetaan flussiin ja konsentraattiin kuonan käsittelystä, tuloksena oleva seos muodostetaan pelleteiksi (palloiksi, tableteiksi) ja pelletit panostetaan jatkuvasti tai jaksottaisesti reaktoriin sulan pinnalle. Samalla kertaa hapella rikastettua ilmaa puhalletaan me-tallikivikerroksen alempaan osaan nopeudella, joka varmistaa sulan intensiti ivisen hämmentämisen mainitussa vyöhykkeessä ja korisen! mattien sisältämien raudan ja rikin jatkuvan ja tehokkaan hapeItämisen. Lämpötila sulatus- ja konvertointivyöhykkeessä pidetään arvossa, joka ylittää metallisen kuparin, metallikiven ja kuonan sulamispisteet, sillä seurauksella, että kaikki vaiheet reaktorissa ovat sulassa tilassa. Pelkistetty metallinen kupari kootaan sen kokoamis-vyöhykkeeseen, mistä se juoksutetaan pois tarvittavin välein. Sula kuona kerääntyy kuonavyöhykkeeseen, mistä myös se jaksottaisesti tai jatkuvasti poistetaan. Ilmaa ja pelkistävää kaasua puhalletaan kuonavyöhykkeeseen. Kiinteää pelkistysainetta tai panoksen kupari-konsentraatin osa voidaan myös puhaltaa kuonaan. Reaktorista poistettu kuona jäähdytetään hitaasti, jauhetaan, vaahdotetaan ja vaah-dotuskonsentraatti sekoitetaan lähtö-kuparikonsentraattiin ja flussiin ennen pellettien muodostamista.

4 68660

Kun edellä selitetyssä sulatusmenetelmässä happea kuljettavaa kaasua puhalletaan metallikivikerrokseen, kaasu on vain vähän rikastettu hapella. Tästä on seurauksena huomattavia lämpöhäviöitä poistokaasujen mukana ja se tekee tarpeelliseksi polttaa suuren mää- 0 rän hiilipitoista polttoainetta eli niin paljon kuin 3,96 · 10 kcal/tonni kuivaa konsentraattia. Lisäksi koko happea kuljettavan kaasun puhaltaminen metallikivimassaan johtaa huomattavaan lisäykseen hapettuneiden ei-rautametallien määrässä, jotka oksidit menevät kuonaan, mikä ilmiö on hyvin tunnettu konvertointikäytännössä.

Ja vaikka tässä käsitellyssä menetelmässä käytetään erityismenettelyjä kuonan vähentämiseksi ennen sen poistoa, ei kuparin pitoisuus kuonassa ole alempi kuin 8-10 %. Täten suora kuparin saanto raaka-metalliksi on vain 50-60 %, ja tuloksena oleva kuona vaatii vaah-dotus-metallinpoiston. Siitä johtuen, että olosuhteet eivät ole suotuisat metallikiven tehokkaaseen erottamiseen kuonasta ja koska kuonaa ja metallikiveä hämmennetään hapettavassa atmosfäärissä, noin 50 % suora kuparin saanto vaatii mainitussa menetelmässä sulan pitämisen uunissa pitkän aikaa, mikä alentaa yksikön ominaistehokkuut- . 2 ta uunin vaakasuoran osan neliömetriä kohden määrään 10 t/m > 24 h tai 0,42 t/m^ · h.

Täten edellä esitetyssä menetelmässä ei ole saatu aikaan olosuhteita sulfidiraaka-aineiden tehokkaaksi käsittelemiseksi hapella rikastettua kaasua käyttäen.

Niiden tunnettujen laitteistojen joukossa, joita käytetään raskaiden ei-rautametallien raaka-aineiden käsittelyyn, lähinnä esillä olevaa keksintöä on modifioitu höyrystävä (fuming) uuni (ks. US-patentti 3 892 559, heinäk. 1, 1975, Cl 75/21), joka on olennaisesti suorakulmainen torni, joka kokonaan koostuu teräksisistä, vesijäähdytteisistä vesivaipoista. Sivuhormit kaasun puhaltamiseksi sulaan on sijoitettu lähelle arinaa, mistä käytännöllisenä seurauksena on happea kuljettavan kaasun puhaltaminen metallikivikerrokseen. Laitteet, joita käytetään panoksen syöttämiseksi sulaan, ovat modifioituja hormeja, jotka on varustettu lisäholkeilla, yksi kussakin hormissa. Kuona, metallikivi ja raakametalli poistetaan tarpeellisin välein päästöreiästä ilman, että niitä on erotettu uu-nikuilun (-tornin) sisällä, kun taas kaasumaiset sulatustuotteet poistetaan savuhormin avulla, joka on sijoitettu kuilun yläosaan.

Edellä kuvatuilla laitteistoilla ei pystytä aikaansaamaan tehokasta kuonan erottamista metallikivestä tai raakametallista uunin sisällä ja näiden aineiden yksilöllistä poistoa johtuen hormien alas sijoittamisesta ja koko sulan massan hämmentämisestä uunin kuilun 5 68660 sisällä. Teräksiset vesivaipat hormivyöhykkeessä ja sulan hämmentäminen, jossa on suuri metallikivipitoisuus, tekevät mahdottomaksi nostaa sulatusyksikön tehokkuutta käyttämällä suuren happipitoisuuden omaavaa puhallusta, koska on vaara, että vesivaippoja verhoava kuona sulaa ja niiden seinät vahingoittuvat riittämättömän lämmönpoiston ollessa kysymyksessä. Mainitun laitteiston huomattavana epäkohtana on se, että siitä puuttuu jatkuvat erilliset kuonan ja metallikiven poistot.

Kaikesta tästä on seurauksena kuona, jossa on suuri jäännös-pitoisuus ei-rautametalleja ja sen vuoksi prosessin huona taloudellinen suorituskyky.

Sen vuoksi on esillä olevan keksinnön kohteena edellä mainittujen epäkohtien poistaminen.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan pyrometallurginen prosessi raskaiden ei-rautametallien raaka-aineiden käsittelemiseksi niin, että varmistetaan raaka-aineiden hyödyllisten komponenttien suuri saanto tuotteiksi, jotka ovat rikkaita mainituista hyödyllisistä komponenteista, suurella tehokkuudella ja hiilipitoisen polttoaineen vähimmällä kulutuksella.

Sen vuoksi on esillä olevan keksinnön kohteena saada aikaan raaka-aineiden hyödyllisten komponenttien suuri saanto tuotteiksi, jotka ovat rikkaita mainituista hyödyllisistä komponenteista, suurella tehokkuudella ja hiilipitoisen polttoaineen vähimmällä kulutuksella pyrometallurgisesti käsiteltäessä raskaiden ei-rautametallien raaka-aineita.

Sen vuoksi on esillä olevan keksinnön kohteena saada aikaan pyrometallurginen menetelmä ja uuni raskaiden ei-rautametallien raaka-aineiden käsittelemiseksi yhdistäen kemiallisten reaktioiden suuret nopeudet sulatustuotteiden nopeaan ja täydelliseen erottamiseen puhaltamalla (kuplittamalla) heterogeenista sulaa happirikkaalla kaasulla ja erottamalla sula massa eri kerroksiksi.

Tämä päämäärä saavutetaan pyrometallurgisella menetelmällä raskaiden ei-rautametallien raaka-aineiden käsittelemiseksi sulattamalla sulaksi aineeksi. Menetelmän mukaan raskaiden ei-rautametallien raaka-aineet kuumennetaan ja sulatetaan sulassa kuonassa, jolloin muodostuu heterogeeninen sula, joka koostuu sulfidi- ja oksidi-faaseista ja jota puhalletaan (kuplitetaan) sen kanssa vuorovaikutuksessa olevalla happipitoisella kaasulla sillä seurauksella, että muodostuu sulatustuotteita, jotka sen jälkeen poistetaan, keksinnön mukaisesti sula pannaan kuplimaan ja se hapetetaan puhaltamalla sii- 68660 hen kaasua, joka sisältää vähintään 35 % happea, intensiteetillä 200 - 2 000 ra3/h (STP) sulan vaakasuoran osan neliömetriä kohden, sillä seurauksella, että sula jakaantuu kuplivaan yläosaan ja tyyneen alaosaan, käsittäen kuonakerroksen, metallikivikerroksen ja/tai raa-kametallikerroksen, kunkin sulatustuotteen tullessa erikseen poistetuksi asianomaisen kerroksen alaosasta.

Tämä tekee mahdolliseksi saada aikaan, suurilla nopeuksilla, erilaiset tarpeelliset kemialliset prosessit, kuten rautasulfidien edullinen hapettuminen ja ei-rautametallien happiyhdisteiden sulfi-doituminen, niin että saadaan korkealaatuista metallikiveä ja kuonaa, jossa on vähän ei-rautametalleja ja saadaan tehokkaasti erotetuksi kuona metallikivestä ja/tai raakametallista.

Jotta varmistettaisiin riittävät lämmitysolosuhteet, voidaan hiilipitoista polttoainetta, kuten luonnonkaasua, polttoöljyä, jauhennettua hiiltä, isokappaleista hiilikoksia ja muita ruiskuttaa heterogeenisen sulan kuplivaan yläosaan.

On edullista jatkuvasti hapettaa heterogeenisesta sulasta erotettu metallikivi happea sisältävällä kaasulla raakametalliksi ja sekoittaa tuloksena olevat poistokaasut sulatusprosessista tuleviin kaasuihin rikin tehokkaasti poistamiseksi ja hyväksikäyttämiseksi .

Tämä tekee mahdolliseksi metallikiven konvertoinnin lisäämättä ei-rautametallien häviöitä kuonaan ja voimakkaasti parantaa ei-. rautametallien suoraa saantia raakametalliksi ilman, että tarvitaan kuonan denudaatiota.

Metallikiven hapettamisesta tuleva kuona voidaan kiinteänä tai nesteenä palauttaa heterogeenisen sulan kuplivaan yläosaan hyödyllisten komponenttien poistamiseksi siitä.

Kun lähtöraaka-aineissa on sinkkiä, on hyödyllistä erottaa kuona heterogeenisesta sulasta ja kuplittaa se kaasulla pelkistävissä olosuhteissa haihtuvien komponenttien poistamiseksi ja kuonan voimakkaan denudaation aikaansaamiseksi.

Tämä tekee mahdolliseksi koota helposti haihtuvat komponentit sublimaatteina yhdessä pienen määrän mukaan tullutta pölyä kanssa ja siten terävästi parantaa mainitun pölyn seuraavan käsittelyn tehokkuutta. Lisäksi kuonan pelkistävästä käsittelystä voi olla seurauksena haihtumattomien ei-rautametallien pelkistyminen yhdessä pienen määrän kuonan rautaa kanssa, jotka metallit kootaan pohjafaasiin ja poistetaan sulatusyksiköstä joko itsenäisesti taikka yhdessä primäärisen pohjafaasin kanssa.

7 68660

Pelkistävät olosuhteet saadaan aikaan tavalla, joka sopii kysymyksessä olevien prosessien erityisiin tarkoituksiin, mikä parantaa pelkistysprosessien nopeuksia ja saa aikaan kuonien syvemmän denudaation.

Kuona voidaan kuplittaa kaasulla pelkistävissä olosuhteissa lisäämällä sulfidia poistava faasi, esim. pyriitti, pyrrotiitti, sulfidimalmi ja muita aineita pelkistävän käsittelyn kuluessa, mikä edistää haihtumattomien ei-rautametallien nopeampaa poistamista kuonasta sulfideina, kuonan syvempää denudaatiota ja kuonan tehokasta erottamista metallikivestä lyhyimmässä mahdollisessa ajassa. Tämä päämäärä saavutetaan myös uunissa tämän pyrometallurgisen prosessin toteuttamiseksi raskaiden ei-rautametallien raaka-aineiden käsittelemiseksi, johon uuniin kuuluu kuilu, jonka keskiosassa on vesivaip-paosa ja jossa on sivuhormit kaasun puhaltamiseksi sulaan, joka kuilu päättyy pohjaosassaan arinaan ja joka on varustettu laitteilla kuonan, metallikiven ja raakametallin poislaskemiseksi, jonka uunikuilun yläosassa on aukko panoksen sisäänsyöttämistä varten ja poistohormi kaasumaisten sulatustuotteiden poistamiseksi. Keksinnön mukaisesti uuni on varustettu jäähdytetyillä sivuhormeilla, jotka on sijoitettu tasolle, joka jakaa uunikuilun kahteen pystysuoraan osaan, jolloin yläosan korkeuden suhde alaosan korkeuteen on 2:1 -10:1, uunissa on laite kuonan poispäästämiseksi kuonakerroksen pohjaosasta ja uuniin on muodostettu vastaanottaja, joka on yhteydessä kuilun sisätilaan tiehyen välityksellä, joka on sijoitettu hormien tason alapuolelle, mutta yläpuolelle metallikiven tasoa kuilun sisällä sillä seurauksella, että kuonan taso vastaanottajassa määrää sulan tason kuilun sisällä.

Tämä tekee mahdolliseksi toteuttaa sulatusprosessi jatkuvasti stationäärisissä olosuhteissa samalla, kun säilytetään kuplivan heterogeenisen sulakerroksen vakiokorkeus.

Uuniin voi sisältyä laite metallikiven ja/tai raakametallin poislaskemiseksi, joka laite on muodostettu siten, että vastaanottotila on yhteydessä kuilun sisätilaan tiehyen kautta, joka sijaitsee metallikiven tai raakametallin tason alapuolella kuilun sisällä, jolloin metallikiven määrä uunin sisällä pysyy vakiona läpi koko sulatusprosessin.

On hyödyllistä varustaa eri vaiheiden ulosottotilat kuumen- 68660 nuslaitteilla, millä vältetään sulakuoren muodostuminen sulatuspro-sessin pysäyttämisessä ja käynnistämisessä.

Sivuhormit voidaan varustaa holkeilla panoksen ja/tai polttoaineen syöttämiseksi niiden lävitse, mikä tekee mahdolliseksi hienojakoisten panosten käsittelyn.

Vastaanottotilat metallikiven uloslaskemiseksi voivat olla varustetut laitteilla happea sisältävän kaasun syöttämiseksi metallikiven hapettamiseksi raakametalliksi ja aukolla, joka on sijoitettu metallikiven tasolle, kuonan poisvirtaamista varten.

Kaikki tämä tekee mahdolliseksi raaka-aineiden sulatuksesta seurauksena olevan metallikiven jatkuvan konvertoinnin.

On hyödyllistä varustaa uuni laitteella metallikiven hapet-tamisella saadun raakametallin poislaskemiseksi, jona laitteena on vastaanottotila, joka on yhteydessä sen vastaanottotilan kanssa, joka on vastaanottotilana metallikiven ulospäästämiseksi, tiehyen kautta, joka on sijoitettu raakametallin tason alapuolelle, sillä seurauksella, että raakametallin taso vastaanottotilassa määrää raakametallin tason kuilun sisällä ja metallikiven ulospäästämisvas-taanottotilan sisällä, mikä toteuttaa raakametallin suoran valmistuksen yhdessä prosessivaiheessa.

Kuonan paikallisen pelkistyskäsittelyn organisoimiseksi voidaan uuniin asentaa pystysuora välisenä ja järjestää tämä kuilun sisälle sillä tavoin, että kuilun sisäpuoli metallikivikerrokseen saakka jakaantuu kahdeksi toistensa kanssa yhteydessä olevaksi kammioksi, ensimmäiseksi ja toiseksi kammioksi, jolloin panos sulatetaan ja sulatustuotteet muodostetaan ensimmäisessä kammiossa ja kuona pelkistetään ja denudoidaan (riisutaan) toisessa kammiossa, jolloin molemmissa kammioissa on yksilölliset laitteet kaasumaisten sulatustuotteiden poistamiseksi.

Pystysuoran väliseinän käyttöikää voidaan lisätä tekemällä se rakenteeltaan jäähdytetyksi sillä vyöhykkeellä, jossa sula huuhtoo sitä.

Käytännössä on hyvä asentaa pystysuora jäähdytetty lisäväli-seinä toiseen kammioon sillä tavoin, että sen toinen pää sijaitsee metallikivessä ja toinen hormien yläpuolella.

Tämä tekee mahdolliseksi saada aikaan kuonan suunnattu virtaus ensimmäisestä kammiosta toiseen kammioon.

68660

Kammio kuonan pelkistämiseksi ja riisumiseksi kuilun yläosassa voi olla varustettu aukolla pelkistävän aineen ja/tai sulfidi-aineiden syöttämiseksi.

Uuni voi myös olla varustettu laitteella, jolla kuilun sisään puhalletaan happipitoista kaasua tai happea kaikkien niiden kaasumaisten tuotteiden tehokkaan hapettamisen varmistamiseksi, joita on tuloksena sulatusprosessista, joka laite on asennettu kuilun vesivaippaisen osan yläosaan olennaisesti keskelle kuilun korkeus-suuntaa.

Keksinnön nämä ja muita kohteita ja piirteitä ilmenee helposti sen suoritusmuodosta, jota seuraavassa esimerkkinä selitetään oheisiin piirustuksiin liittyen.

Kuvio 1 on kaaviollinen poikkileikkauskuva keksinnön mukaisesta uunista pyrometallurgista menetelmää varten raskaiden ei-rau-tametallien raaka-aineiden käsittelemiseksi.

Kuvio 2 on kaaviollinen pituus leikkauskuva keksinnön mukaisesta uunista ilman pelkistävää ensimmäistä kammiota.

Kuvio 3 on kaaviollinen pituus leikkauskuva keksinnön mukai sesta uunista, jossa on pelkistyskammio ja vastaanottotila 17, jota käytetään metallikiven konvertoimiseksi.

Kuvio 4 on kaaviollinen isometrinen projektio keksinnön mukaisesta uunista.

Esillä oleva keksintö koostuu olennaisesti seuraavasta.

Happea sisältävää kaasua 1 (kuvio 1), jossa on yli 35 % hap- 3 pea, puhalletaan paineella noin 1 atm noin 200 - 2 000 m /h (STP) sulan aineen vaakasuoran poikkileikkauksen neliömetriä kohden tasolle, joka on likimain 300-400 mm sulan kuonan, jonka kokonaissyvyys on 2,0 - 2,5 m, tyynen massan ylätason 2 (kuvio 3) alapuolella. Happea sisältävä kaasu 1 (kuvio 1) kuplittaa sulan yläosan, hämmentää sitä voimakkaasti ja synnyttää kaasulla kyllästetyn kerroksen heterogeenista sulaa 3, jonka korkeus on 1,5 - 2,5 m ja joka koostuu pääasiallisesti kuonasta, jossa on noin 10-30 tilavuus-% sulfidisulkeu-mia ja joka tarvittaessa sisältää hiiltä ja koksia. Happea sisältävä kaasu 1 (kuvio 1) kupliessaan läpi heterogeenisen sulakerroksen 3 on vuorovaikutuksessa ensi sijassa sulfidien ja/tai hiilen kanssa synnyttääkseen tasaisesti läpi koko yläkerroksen tarpeellisen lämmön sulattamaan panoksen ja kuumentamaan tuloksena olevan sulan. Johtuen voimakkaasta hämmentämisestä sulfidipisarat kuplivassa yläkerrok- 1 o 68 6 6 0 sessa törmäävät jatkuvasti ja kasaantuvat saaden riittävän koon putoamista varten pois yläkerroksesta ja painuvat nopeasti pohjalle.

Panos, joka koostuu vaahdotuskonsentraatista tai kappaleises-ta malmista ja flussista yhdessä hiilipitoisen polttoaineen kanssa tai ilman polttoainetta syötetään ylhäältä tai puhalletaan yhdessä kaasun kanssa kuplivaan yläkerrokseen ja jakaantuu tasaisesti läpi mainitun kerroksen, kun sitä hämmennetään. Sulfidit dissosioituvat, sulavat ja ovat vuorovaikutuksessa puhalluksen ja kuonan hapen kanssa, mikä laskee magnetiitin ja hyödyllisten komponenttien pitoisuutta kuonassa. Kvartsi ja muut panoksen vaikeasti sulatettavat komponentit liukenevat nopeasti kuonan voimakkaan hämmennyksen aikana, täten tulee optimaalinen kuonakoostumus ylläpidetyksi kautta sulan koko massan.

Hienoja pisaroita sulfideja pysyy pitkän aikaa sulan hämmennetyssä osassa, mikä varmistaa hapen täydellisen assimiloitumisen ja tarkoitetun rikinpoiston saavuttamisen. Rinnan sulfidien hapet-tamisen kanssa tapahtuu sulfidipisaroiden koon kasvua kuonassa. Suurilla sulilla sulfidipisaroilla on suurempi vajoamisnopeus ja ne nopeasti ohittavat kuonan tyynen kerroksen happipitoisen kaasun pu-hallustason alapuolella kokoontuen hienoiksi sulfidisulkeumiksi ne tapaavat toisensa kulkutiellään ja lopuksi muodostavat pohjafaasin.

Kuonaa ajetaan jatkuvasti ulos kuonan tyynen kerroksen 4 pohjaosasta. Tämän johdosta koko kuona asteittain liikkuu ylhäältä alaspäin, välin kulkuun kuluu 2-4 h, ja kuona tulee ikään kuin pestyksi metallikivi- ja raakametallipisaroiden suihkulla, joita muodostuu sulan yläosassa, mikä virtausorganisaatio estää käsittelemättömän, ei-rautametalleista rikkaan kuonan nopean poistumisen uunista. Sen jälkeen, kun kuonasta on erotettu sulfidifaasi ja raakametalli sitä voidaan kuplittaa pelkistävällä kaasulla kiinteän pelkistävän aineen tai sulfidoivan faasin läsnäollessa sinkin ja muiden helposti haihtuvien komponenttien haihduttamiseksi ja kuonan syvän riisumisen (denudaatio) aikaansaamiseksi. Sulfidi- ja metallinen pohjafaasi kuonan riisumisesta voidaan poistaa joko yhdessä primäärisen pohja-faasin kanssa taikka erikseen.

Kun primäärinen pohjafaasi on rikas metallikivi tai valkoki-vi, voidaan sulfidisula 5 hapettaa raakametalliksi taikka nikkeli-kupari-Bessemer -kiveksi erossa kosketuksesta hylkykuonaan, jossa hyödyllisten komponenttien pitoisuus on alhainen, mikä aikaansaa ei- 11 68660 rautametallien korkean suoran saannin ja estää kuonan rikastumisen hyödyllisillä komponenteilla.

Jos sulfidisulan 5 konvertointi antaa kuonaa, tämä kuona palautetaan heterogeenisen sulan 3 kuplivaan yläkerrokseen nestemäisessä tai kiinteässä muodossa denudaatiota varten.

Täten on mahdollista yhdessä prosessissa täydellisesti jakaa raskaiden ei-rautametallien raaka-aineet raakametalliksi, runsaasti rikkipitoisten poistokaasujen muodossa olevaksi rikiksi, sublimaa-teiksi, joissa on pieni määrä primääripölyä ja jätekuonaksi, jossa hyödyllisten komponenttien pitoisuus on alhainen.

Uuniin, jolla toteutetaan pyrometallurginen menetelmä raskaiden ei-rautametallien raaka-aineiden käsittelemiseksi, kuuluu kuilu 6, joka on varustettu vesijäähdytteisillä hormeilla 7, jotka on sijoitettu tasolle, joka jakaa kuilun 6 kahteen pystysuoraan osaan, jolloin yläosan korkeuden suhde alaosan korkeuteen on 2:1 - 10:1, laite kuonan poistamiseksi kuonakerroksen alaosasta, mitä laitetta nimitetään kuonasifoniksi, joka muodostuu vastaanottotilasta 8, joka on yhteydessä kuilun 6 sisätilaan tiehyen 9 kautta, joka on sijoitettu hormien 7 tason alapuolelle, mutta kuilun sisällä olevan metallikiven tason 10 yläpuolelle. Tämä uunimuoto muodostaa kuilulle 6 riittävän jatko-osan hormien 7 tason alapuolelle synnyttääkseen tyynen kuonan kerroksen, jossa kuona hitaasti liikkuu alaspäin niin, että varmistetaan kuonan tehokas erottaminen metallikivestä ja/tai raakametallipisaroista ja tulee mahdolliseksi ylläpitää sulan vakio-taso kuilun 6 sisällä samanaikaisesti, kun jatkuvasti syötetään panosta ja jatkuvasti poistetaan kuonaa. Kuilun 6 yläosa päättyy poistohormiin 11. Kuilun 6 yläosan poistohormin 11 ylävirtaan tulisi varmistaa ainakin sulan meno nousevaan kaasuvirtaukseen. Kuilun 6 keskiosa hormien 7 vyöhykkeellä on muodostettu vaipallisesta osasta 12. Kuilun 6 yläosa sulalla huuhdotun vaipallisen osan 12 yläpuolella voidaan rakentaa joko jäähdytetyistä elementeistä taikka tulenkestävästä aineesta.

Osa kuilusta 6 hormien 7 alapuolella on tarkoitettu aikaansaamaan olosuhteet maksimaalisen suhteellisen osan metallikiveä tai raakametallin erottamiseksi kuonasta. Kuilun 6 lähellä hormeja 7 olevan osan yläpää on osa vaipattua osaa 12, kun taas kuilun pohjaosa ja arina ovat tulenkestävää tiiltä ja suojatut ulkopuolelta lisätyillä jäähdytetyillä levyillä (jätetty pois kuviosta) samalla ta- 12 68660 .voin kuin sähkölämpöuunit. Koska vaipat 14 vaipatussa osassa 12 ovat intensiivisesti huuhdotut hämmennetyllä heterogeenisella sulalla 3, ne on suunniteltu raskaiksi osiksi riittävästi lämpöäjohtavasti aineesta, esimerkiksi kuparista, mikä varmistaa lämmön tehokkaan poiston. Hormien 7 päät, jotka ulottuvat sulaan, on jäähdytettävä samalla intensiteetillä kuin vaipallisen osan 12 vaipat 14.

Aukko 15 on sijoitettu kuilun 6 yläosaan eli uunin kattoon panoksen ja polttoaineen syöttämistä varten, panos syötetään esimerkiksi hihnakuljettimen (jätetty pois kuviosta) avulla.

Jotta tehtäisiin mahdolliseksi jauhennetun kuivan aineen syöttäminen kuiluun 6, on hormit 7 varustettu lisäholkeilla 16, joiden avulla mainitut aineet, pneumaattisilla kuljetusvälineillä, viedään sulaan, mikä vähentää pölyn mukaantuloa. Kuilusta 6 poisvievän tiehyen 9 katto ja ulkopuolisen vastaanottotilan 8 seinät kuonan sulan tasolla 2 on rakennettu jäähdytetyistä vaipoista, jotta vältettäisiin tulenkestävien aineiden liukeneminen virtaavaan kuonaan. Ulkopuolisessa vastaanottotilassa 8 on aukko (ei näy kuvassa) asetalta-valla tasolla kuonan poistamiseksi, mikä tekee mahdolliseksi asetella sulan tasoa kuilun 6 sisällä. Laite, jolla otetaan ulos metalli- kivi ja/tai raakametalli, nimeltään metallikivisifoni, on ulkopuolinen vastaanottotila 17 tulenkestävästä aineesta, joka tila on yhteydessä kuilun 6 sisätilaan tiehyellä 18, joka on sijoitettu kuilun 6 sisällä olevan metallikiven tason 10 alapuolelle. Ulkopuolisessa vastaanottotilassa 17 on aukko 19 (kuvio 4), jolla on aseteltava taso, metallikiven tai raakametallin poisjohtamiseksi, mikä tekee mahdolliseksi sen tason 10 säätelyn, jolla metallikivi ja/tai raakametalli on kuilun 6 sisällä. Kun metallikivi tai valkokivi kuilusta 6 on korkealaatuista, voi ulkopuolinen vastaanottotila 17 (kuvio 3) olla varustettu laitteella 20 happeasisältävän kaasun syöttämiseksi hapettamaan metallikivi raakametalliksi. Vastaanottotilan 17 seinässä on metallikiven pinnan tasolla aukko 21 konvertoinnista tuloksena olevan kuonan poistamiseksi. Kaasut metallikiven konvertoinnista vastaanottotilassa 17 poistetaan poistohormiin 11 poistohormin 22 kautta, yhdistettyinä kaasuihin sulatus- ja hapettamis-prosessista ja suunnattuna yhteiseen kaiken sen rikin talteenottoon, joka uuniin panostetaan sulfideina.

Uuni on varustettu ulkopuolisella vastaanottotilalla 23, joka on yhteydessä vastaanottotilan 17 sisätilaan tiehyen 24 kautta, 13 68660 joka on sijoitettu kuilun 6 sisällä olevan raakametallin tason 25 alapuolelle, mainitussa konvertoinnissa saadun raakametallin poistamiseksi .

Jotta estettäisiin kiinteän karstan muodostuminen sulan pinnan jäähtyessä vastaanottotiloissa, jotka ovat tarkoitetut nestemäisten sulatustuotteiden poistamiseen, vastaanottotilat 8, 17, 23 sulien poistamiseksi kuilusta 6 voivat olla varustetut laitteella polttoaineen polttamiseksi ja siten mainittujen vastaanottotilojen ja sulien kuumentamiseksi (ei esitetty kuviossa).

Kun kuonan sinkki- ja muiden aineiden pitoisuus, jotka pyrkivät haihtumaan pelkistävissä olosuhteissa, on suuri, kuilu 6 on jaettu pystysuoralla väliseinällä 26, joka päättyy hormien 7 tason alapuolelle, mutta metallikiven tason 10 yläpuolelle ja joka jakaa kuilun 6 sisätilan ensimmäiseen kammioon 27 ja toiseen kammioon 28, jolloin panos sulatetaan ja sulatustuotteet muodostetaan ensimmäisessä kammiossa 27 ja tuloksena oleva kuona pelkistetään kemiallisesti ja käsitellään riisuvasti hyödyllisten komponenttien pitoisuuden alentamiseksi toisessa kammiossa 28. Väliseinän 26 alaosan tulee olla jäähdytettyä rakennetta pitkän käyttöiän varmistamiseksi intensiivisesti hämmennetyssä heterogeenisessa sulassa 3. Jotta aikaansaataisiin pakotettu kuonan virtaus ensimmäisen (sulatus) kammion 27 pohjaosasta sulan kuplivaan yläosaan 29 toisessa (pelkistys) kammiossa 28, on toinen pystysuora välisenä 30 asennettu toisen (pelkistys) kammion 28 pohjaosaan sillä tavoin, että sen yksi pää on sulan sisällä hormien 7 tason yläpuolella ja toinen pää saavuttaa metallikiven tason 10.

Toisen (pelkistys) kammion 28 yläosaan taikka uunin kattoon on sijoitettu aukko 31 kappaleisen pelkistysaineen tai sulfidiai-neiden syöttämiseksi kuonan riisumista (denudaatio) varten. Mainitut aineet voidaan kuljettaa panostusaukkoon 31 esimerkiksi hihnakul-jettimen (ei esitetty piirustuksessa) avulla. Kammiot 27 ja 28 on varustettu yksilöllisillä poistohormeilla 11 ja 32 tarkoituksella tehdä mahdolliseksi niistä tulevien kaasumaisten sulatustuotteiden erillinen hyväksikäyttö.

Vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa kammio 28 kuonan pelkistämiseksi ja riisumiseksi voi hormien 7 sijasta olla varustettu polttimilla luonnankaasun polttamiseksi (jätetty pois kuviosta), mikä tekee mahdolliseksi puhaltaa kuumia kaasuja sulaan vapaan ha- 1" 68660 pen vähimmällä pitoisuudella ja siten parantaa pelkistysprosessin tehokkuutta. Vaipatun osan 12 yläosa voi olla varustettu aukoilla 33 happea sisältävän kaasun syöttämiseksi käyttämättömien pelkistys-kaasujen polttamiseksi ja haihtuneiden metallien hapettamiseksi.

Sulatus voidaan aloittaa kahdella tavalla. Ensimmäisessä menettelyssä kuuma nestemäinen metallikivi tai kuona kaadetaan vastaanottotilan 8 tai 17 kautta, hormien 7 tasolla uuniin, joka on esikuumennettu likimain lämpötilaan 1 150-1 200°C sifonien kuumen-nuslaitteilla (ei esitetty kuviossa) ja puhaltamalla polttoaine yhdessä happea sisältävän kaasun kanssa hormien 7 kautta. Panostus aloitetaan, kun loiskuvat olosuhteet on muodostettu kuilun 6 sisälle puhaltamalla happeasisältävää kaasua hormien 7 kautta. Kun kuona ja metallikivi sulaa, asianomaiset sulat vastaanottotiloissa 8 ja 17 saavuttavat poistotasot ja alkavat virrata jatkuvasti ulos uunista, mikä merkitsee stationääristen prosessiolosuhteiden alkamista.

Sulan kuonan ja metallikiven poissaollessa uuni voidaan käynnistää sulattamalla vain kiinteitä aineita. Silloin on suositeltavaa sulattaa kylpy hormien 7 tasolle käyttämällä kiinteää metalli-. kiveä tai puhdasta sulfidiainetta, jotka ovat helposti sulavia. Kylvyn sulattamiseen tarpeellinen lämpö synnytetään polttamalla hiili-pitoista polttoainetta, joka syötetään yhdessä panoksen kanssa tai suihkutetaan hormien 7 kautta.

Keksinnön luonteen ja sen kohteiden täydellisempää ymmärtämistä varten selitetään seuraavassa sen yksityiskohtaisia esimerkkejä.

Esimerkki 1

Kuparisulfidipanos sen sulattamiseksi sulassa väliaineessa koostuu malmikappaleista, joiden läpimitat ovat aina 100 mm saakka, vaahdotuskonsentraatista ja hiekkakivestä kappaleina aina 50 mm läpimittaan saakka, minkä panoksen kosteuspitoisuus on olennaisesti 7 % ja likimääräinen kemiallinen koostumus kuiva-aineina: kuparia 20 %, rautaa 20 %, rikkiä 22 %, SiO^ 17 %, erilaisia muita aineita 12 %. Tämä panos syötetään jatkuvasti uunin kuiluun 6 aukon 15 kautta esimerkiksi 1 600 t/24 h tai 66,6 t/h. Panos kuljetetaan panos-tusaukkoon 15 hihnakuljettimilla, joilla se sekoitetaan purkamalla vastaavat määrät raaka-aineita bunkkereista, jotka on varustettu 15 68660 punnitsemis- ja annostus- (mittaus-) laitteilla (ei esitetty piirustuksessa). Panos putoaa heterogeenisen sulan 3 kuplivaan yläkerrokseen, kuumenee ja sulaa tässä. Johtuen sulan intensitiivises-tä hämmentämisestä ja panoksen kovien komponenttien suurista liuke-nemisnopeuksista sulaksi, kuonan muodostumisesta ja sulfidin hapettumisesta, on uunin tehokkuus sulattamisessa sulaksi aineeksi liki-main 80 t/m . 24 h kuilun 7 vaakasuoralle poikkileikkaukselle hormien 7 vyöhykkeessä, mikä on 2,5 x 8 m. Kun kuilu 6 on karkeasti 7 m korkea, uunin tehokkuus tilavuusyksikköä kohden on likimain 3 11 t/m · 24 h. Sulfidien hapettamiseksi ja sulan lämmittämiseksi lämpötilaan 1 350°C ja 50-%:isen kuparikiven saamiseksi puhalletaan hormien 7 kautta sulaan ilma-happiseosta, jossa on noin 60 % happea, ja luonnonkaasua. Ottaen huomioon raaka-aineet ja lämpötasapaino, . 3 uunin kuiluun syötetään hormien 7 kautta 2 100 m /h (STP) luonnonkaasua paineella 1,3 atm, 1 0 500 m^/h(STP) kaupallista happea ja 1 0 900 m /h(STP) ilmaa paineella 1,0 atm. Mainittu seos puhalletaan hormien 7 kautta nopeudella olennaisesti lähellä 230 m/s. Johtuen korkeampien sulfidien dissosiaatiosta kautta heterogeenisen sulan 3 koko hämmennetyn kerroksen, rautasulfidi ei ainoastaan kulje yli metal-likiven, vaan myös liukenee kuonaan. Happi reagoi metallikiven rau-tasulfidin kanssa ja kuonan kanssa seuraavien reaktioiden mukaan: fFeSJ + 1,5 02 -> (FeO) + S02, (FeS) + 1,5 C>2 -> £F e Oj + S 0 2 , ja kuonassa olevan rautaoksidin kanssa 3 (FeO) + 0,5 02 -> (Fe^)

Johtuen rikin suuresta konsentraatiosta ja sen suuresta aktiviteetistä, ei tapahdu käytännöllisesti lainkaan kuonassa olevien kuparisulfidien hapettumista. Tätä edistävänä tekijänä on myös rikin kehittyminen magnetiitin ja rautasulfidin keskinäisestä vaikutuksesta seuraavien reaktioiden mukaan: 2 (Fe304) + 2 £FeSJ ->8 (FeO) + S2 3 (Fe 0) + fFeSj ->10 (FeO) + S02

Sulan metallikiven pisarat kokoontuvat, putoavat pois kuplivasta heterogeenisesta sulasta, kulkevat läpi tyynen kuonan 4 ja muodostavat pohjakerroksen metallikiven 5. Koska mainittu kerros tie- 16 68660 hyen 18 kautta on yhteydessä metallikivellä poistotasoon täytetyn vastaanottotilan 17 kanssa, metallikiven lisämäärän muodostuminen johtaa siihen, että kuilusta poistuu vastaava määrä metallikiveä, karkeasti 26,5 t/h, lämpötilassa noin 1 200°C.

Kun kuona kerääntyy heterogeenisen sulan 3 kerrokseen kuilun 6 sisällä ja sen taso nousee, vastaava määrä kuonaa virtaa kuonan tyynen kerroksen 4 alaosasta pitkin tiehyttä 9 onteloon 8 ja tulee jatkuvasti poistetuksi kuonasifonista, kun sen taso 2 vastaanottotilassa 8 nousee sen tason yläpuolelle, joka on aseteltu kuonan poistolle. Täten uunin sisällä ylläpidetään stationääriset olosuhteet, jotka edistävät kuonan muodostamista, jossa on 32 % SiO^, 5 % (ei enempää) Fe^O^ ja 0,4 % Cu, 64 t 24 h:ssa tai 26,7 t/h lämpötilassa 1 250 - 1 300°C.

3

Tuloksena olevat kaasut, joiden määrä on noin 18 000 m /h (STP) , joiden lämpötila on noin 1 300°C ja jotka sisältävät likimain 40 % SC^, poistetaan uunin kuilusta 6 poistohormin 11 kautta; pölyn ja sularoiskeiden määrä, joka menee mukaan mainittuihin kaasuihin, on keskimäärin 1 paino-% panoksesta. Kuparin saanto metal-likiveen on likimain 98,5 %.

Sulan lämpötilaa voidaan säädellä vaihtelemalla puhalletun luonnonkaasun määrää taikka happipitoisuutta happeasisältävässä kaasussa samalla, kun pidetään muuttumattomana tämän kokonaismäärä sekä metallikiven koostumuksen että rikinpoiston stabiloimiseksi.

Esimerkki 2

Panos, jonka määrä on noin 1 200 t 24 h:ssa tai 50 t/h, jonka kosteuspitoisuus on 6 % ja joka koostuu 1 000 t:sta kupari-sinkki -konsentraattia, jossa on 19 % kuparia, 30 % rautaa, 5,5 % sinkkiä, 36,7 % rikkiä ja 200 t:sta kvartsitlussia, joka sisältää 79 %

Si0o, syötetään aukon 15 lävitse kuilun 6 sulatuskammioon 27 arinan z 2 pinnan alan ollessa 20 m .

Happea sisältävää kaasua, jossa on 90 % happea, puhalletaan hormien 7 kautta heterogeeniseen kuplivaan sulaan 3 12 000 m /h (STP). Silloin muodostuu sulatuskammioon 27 metallikivi, jossa on noin 75 % kuparia, samalla kun synnytetyn lämmön määrä on aivan riittävä panoksen autogeeniseen sulattamiseen. Metallikivi virtaa pitkin tiehyttä 18 vastaanottotilaan 17, missä se hapetetaan laitteen 20 avulla, joka puhaltaa happea sisältävää kaasua paineella 5 atm, raakakupariksi 34, joka laskeutuu pohjaan, virtaa tiehyen 24 17 68660 kautta vastaanottotilaan 23 ja poistetaan uunista.· Metallikiven ha-pettamisesta tuloksena oleva kuona poistetaan vastaanottotilasta 17 aukon 21 kautta ja palautetaan kiinteänä panoskomponenttina heterogeenisen sulan kuplivaan kerrokseen 3 aukon 15 kautta. Rikkipitoinen kaasu metallikiven hapettamisesta vastaanottotilassa 17 johdetaan poistohormin 22 kautta hapetuskaasujen yhteiseen poitohormiin 11. Sulatuskammion 27 kuona, joka sisältää 10 % sinkkiä, 28 % SiO^ ja 1 % kuparia, virtaa väliseinien 26 ja 30 välissä kammion 28 kuplivaan kerrokseen 29 kuonan pelkistämistä ja denudaatiota varten. Happea sisältävää kaasua 1, jossa on 90 % happea, hiilijauhetta (-pölyä) puhalletaan kuilun 6 kammion 28 sisään läpi hormien 7 pa- 3 nostusholkkien 16 avulla määrät, jotka vastaavasti ovat 3 500 m /h (STP) ja 90 t/h tai 3,5 t/h.

Kuonasta pelkistetty kupari vaipuu pisaroina pohjafaasiin, kun taas sinkki pelkistyy ja haihtuu 90-%:isesti kaasufaasiin. Happea sisältävää kaasua, jossa on 35 % happea, puhalletaan kammion 28 yläosaan aukon 33 lävitse 3 000 m^/h(STP) hapettamaan CO ja Zn SC^iksi ja ZnO:ksi. Sinkkioksidi kootaan pölynä, jossa on 65 % sinkkiä.

Kammion 28 kuona, joka sisältää 0,3 % kuparia, 1,7 % sinkkiä ja 33 % SiOj virtaa vastaanottotilan 8 kautta ja poistetaan kuona-sankovaunuihin kuljetettavaksi kaatopaikalle (ei esitetty kuviossa).

Täten edellä kuvattu menetelmä tekee mahdolliseksi yhdessä laitteistossa käsitellä kupari-sinkki-raaka-ainetta kuparin saannilla 98,5 % raakakuparia, rikin saannilla 95 % korkealaatuisiksi poistokaasuiksi ja sinkin saannilla 90 % sublimaateiksi.

Esimerkki 3

Nikkelisulfidipanos, jonka kosteuspitoisuus on 6 %, joka koostuu nikkelikonsentraatista ja kvartsiflussista ja sisältää 9 % nikkeliä, 34 % rautaa, 32 % rikkiä, 14 % SiC^» 11 % erilaisia muita komponentteja, syötetään jatkuvasti aukon 15 kautta heterogeeniseen kuplivaan sulaan 3 1 300 t/24 h tai 54 t/h. Yhdessä panoksen kanssa syötetään myös 2 t/h hiiltä kappaleina, joiden mitat ovat aina 100 mm saakka. Happea sisältävää kaasua, jossa on 70 % happea, syötetään sulaan hormien 7 kautta.

Hapen reaktio sulfidien ja hiilen kanssa sulassa pitää lämpötilan noin 1 350°C ja tuloksena on nikkeli-Bessemer -metallikiven '? muodostuminen nikkelin talteensaannilla Bessemer-metallikiveen 97 %, 18 6 8 6 6 0 joka metallikivi lasketaan pois uunista vastaanottotilan 17 kautta ja siirretään yhdessä sen mukana kulkevan koboltin (koboltin tal-teensaanti mainittuun metallikiveen on aina 75 % saakka) kanssa seu-raavaan prosessitoimintaan nikkelin ja koboltin erikseen erottamiseksi. Kuona, joka sisältää 36 % SiO^ ja 0,2 % nikkeliä, poistetaan kuonasifonista ja viedään kaatopaikalle. Kaasut, joissa lähtömäärä rikkiä on 85 %, johdetaan laitoksiin rikkihapon tuottamiseksi.

Esimerkki 4

Sulfidi lyijy konsentraattia, joka sisältää 56,6 % lyijyä, >4,06 % sinkkiä, 0,65 % kuparia, 6,97 % rautaa, 12,56 % rikkiä ja 6 % kosteutta, syötetään jatkuvasti aukon 15 kautta kuilun 6 yläosasta sulatuskammioon 27, jonka vaakasuora poikkileikkaus on 2,5 x 8 m, likimain 1 000 t/24- h yhdessä 13,0 t kalkkikiven (CaO 53 %) ja 3 80 t hiiltä kanssa. Noin 12 000 m /h(STP) kaupallisen hapen ja ilman . seosta, joka sisältää 70 % happea, puhalletaan heterogeeniseen sulaan 3 hormien 7 kautta. Kuplivassa heterogeenisessa sulassa 3 kuona pidetään lämpötilassa 1 200 - 1 220°C.

Sulfidien hapettuminen ja lyijysulfidin ja lyijyoksidin vuorovaikutus antaa raakalyijyä, joka sisältää 96 % lyijyä ja 0,9 % kuparia, joka raakalyijy kerääntyy arinalle 13. Sulatuskammion 27 kuona H, joka sisältää 11,5 % lyijyä, 11 % sinkkiä, 20 % rautaa, 15 % SiC>2 ja 6 % CaO, virtaa väliseinien 26 ja 30 välitse kammioon 28 kuonan pelkistystä ja denudaatiota varten. Sulatuskammion 27 poistokaasut sisältävät 22 % CO^, 21 % CO, 27 % SO2 ja niiden lämpötila on noin 1 200UC. Pölyn poistamisen ja jäähdyttämisen jälkeen kaasut suunnataan rikkihapon valmistamislaitokseen.

Kammioon 28 kuonan pelkistämiseksi ja riisumiseksi, jonka kammion vaakasuora poikkileikkaus on 2,5 x 5 m, panostetaan jatku- 3 vasti aukon 31 kautta 80 t/2k h hiiltä, samalla kun 3 100 m/h (STP) kaupallisen hapen ja ilman seosta, jossa on 70 % happea, puhalletaan hormien 7 lävitse. Hapen vuorovaikutuksella hiilen kanssa ja hiilen ja pelkistävien kaasujen (22 % CO2 , 56 % CO) vuorovaikutuksella kuonan kanssa kuonan lyijy pelkistyy metalliksi ja kulkee pohjafaasiin samalla, kun sinkki haihtuu 90-%:isesti, hapettuu kaasutaasissa oksidiksi ja kootaan pölynä, joka sisältää noin 70 % ZnO.

Kuonan pelkistämistä ja denudaatiota varten olevasta kammiosta 28 poistetaan jatkuvasti kuonasifonin kautta noin 260 t/h jäte- 19 68660 kuonaa, joka sisältää 1 % lyijyä, 1,7 % sinkkiä, 0,2 % kuparia, 20 % SiC^ , 8 % CaO, 33 % rautaa lämpötilassa 1 200 - 1 250°C.

Raaka lyijy lämpötilassa 1 050UC otetaan myös jatkuvasti ulos raa'an metallin vastaanottotilan 23 kautta. Lyijyn talteensaanti panoksesta raakametalliksi on 98 %.

Edellä annetuista tiedoista käy selvästi ilmi, että olemme ehdottaneet radikaalisesti uutta menetelmää raskaiden ei-rautametal-lien raaka-aineiden käsittelemiseksi taikka sulattamiseksi sulaksi aineeksi, jolla menetelmällä on joukko olennaisia etuja verrattuna muihin menetelmiin. Ehdottamamme menetelmän tehokkuus on 5-7 kertaa suurempi kuin tunnettujen prosessien, kuparipitoisuus metallikivessa saavuttaa 70-75 % samalla, kun se kuonassa ei ole suurempi kuin 0,4 - 0,7 %, mikä on olennaisesti parempi kuin vastaavat arvot vaihtoehtoisissa tunnetuissa menetelmissä. Ehdotettu menetelmä ja uuni tekevät mahdolliseksi saada raakametalleja yksivaiheisella prosessilla ja siirtää haihtuvat komponentit kaasufaasiin.

Ei-rautametallien yksinkertaisemman ja täydellisemmän tal-teensaannin lisäksi esillä oleva pyrometallurginen menetelmä ja uuni raskaiden ei-rautametallien raaka-aineiden käsittelemiseksi tekee mahdolliseksi suuresti yksinkertaistaa raaka-aineiden esisula-tusvalmistelua, poistaa kuivattamisen alhaiseen kosteuspitoisuuteen ja murksaamisen, mikä on olennainen etu tarkasteltaessa sitä taustaa vastaan, että kysymyksessä on irtonaisten raaka-aineiden suurten tonnimäärien käsittely. Puhalluksen olennainen rikastus hapel-la johtaa joko autogeeniseen sulatukseen taikka selvään alenemiseen hiilipitoisen polttoaineen kulutuksessa ja kaasuiksi, joilla on suuri rikkipitoisuus, jotka kaasut suunnataan rikkihapon tuotantolaitoksiin, missä rikki täydellisesti saadaan talteen erinomaisella taloudellisella tehokkuudella, mikä suuresti vähentää ympäristön saastumista metallurgisen tuotannon jätteillä.

Likimääräiset taloudelliset laskelmat osoittavat, että edellä kuvatun menetelmän teollinen käyttö aikaansaa merkittävää säästöä, johtuen edellä mainituista eduista nykyiseen tekniikkaan verrattuna.

Claims (22)

1. Pyrometallurginen menetelmä raskaita ei-rautametal-leja olevien raaka-aineiden käsittelemiseksi kuumentamalla ja sulattamalla raskaita ei-rautametalleja olevat raaka-aineet nestemäisessä kuonassa siten, että muodostuu heterogeeninen sulate, joka koostuu sulfidifaasista ja oksidifaasista, ja johon synnytetään kuplia vuorovaikutuksella happea sisältävän kaasun kanssa, jolloin saadaan sulatustuotteita, jotka sen jälkeen poistetaan, tunnettu siitä, että kuplien muodostaminen ja hapetus suoritetaan puhaltamalla sulatteeseen kaasua, joka sisältää vähintään 35 % happea nopeudella 200 - 2 000 m^/h (STP) o sulatusuunin vaakasuoran poikkileikkauksen m kohden, jolloin sulate jakaantuu kuplivaksi yläosaksi ja tyyneksi pohjaosaksi, joka koostuu kuonakerroksesta, metallikivikerroksesta ja/tai raakametallikerroksesta, ja että kukin sulatustuote poistetaan vastaavan kerroksen alaosasta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heterogeenisen sulatteen kuplivaan yläosaan johdetaan hiilipitoista polttoainetta luonnonkaasun muodossa .

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heterogeenisen sulatteen kuplivaan yläosaan johdetaan nestemäistä hiilipitoista polttoainetta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heterogeenisen sulatteen kuplivaan yläosaan johdetaan hiilipitoista polttoainetta hienojakoisen hiilen muodossa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heterogeenisen sulatteen kuplivaan yläosaan johdetaan hiilipitoista polttoainetta kappalehiilen muodossa.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heterogeenisen sulatteen kuplivaan yläosaan johdetaan hiilipitoista polttoainetta kappalekoksin muodossa . 68660

7. Jonkin patenttivaatimusten 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metallikiveä erotetaan heterogeenisesta sulatteesta ja hapetetaan jatkuvasti raakametalliksi, ja että poistokaasut poistetaan.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metallikiven hapetuksessa muodostunut kuona palautetaan heterogeenisen sulatteen kuplivaan yläosaan.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuona erotetaan heterogeenisesta sulatteesta ja kuonaa kuplitetaan jatkuvasti kaasulla pelkistävissä olosuhteissa helposti haihtuvien komponenttien poistamiseksi ja hyödyllisten komponenttien vapauttamiseksi kuonasta.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pelkistävät olosuhteet saadaan aikaan käyttämällä kiinteää pelkistävää ainetta.

11. Patenttivaatimusten 9 ja 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuplien muodostaminen kaasulla pelkistävissä olosuhteissa toteutetaan lisäämällä sulfidin uuttofaasi.

12. Uuni patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamista varten, joka koostuu kuilusta (6), jonka keskiosa käsittää vaipan (14) omaavan vyöhykkeen (12) sivuhormineen (7) kaasun puhaltamiseksi sulatteeseen, ja jonka alaosa pohjalla olevine arinoineen (13) on varustettu välineillä mainitun kuonan ja metallikiven ja/tai raakametallin poistamiseksi ja jonka yläosa käsittää syöttöaukon (15) ja hormin (11) kaasumaisten sulatustuotteiden poistamiseksi, tunnettu siitä, että jäähdytetyt sivuhormit (7) on sovitettu tasolle, joka jakaa kuilun (6) korkeuden suhteen kahteen osaan, jolloin yläosan korkeuden suhde alaosan korkeuteen on noin 2 : 1-10 : 1, ja että välineet kuonan poistamiseksi kuonakerroksen alaosasta käsittävät tilan 08), joka on yhteydessä kuilun (6) sisätilaan kanavan (9) välityksellä, joka on sovitettu hormien (7) tason alapuolelle, mutta kuilun sisällä olevan metallikiven tason (10) yläpuolelle, jolloin kuonan taso tilan (8) sisällä määrää sulatteen tason kuilun sisällä. 68660

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen uuni, tunnet-t u siitä, että se käsittää välineet metallikiven ja/tai raa-kametallin poistamiseksi, jotka muodostuvat tilasta (17), joka on yhteydessä kuilun (6) sisätilaan kanavan (18) välityksellä, joka on sovitettu metallikiven ja/tai raakametallitason alapuolelle, jolloin metallikiven ja/tai raakametallin taso tilassa (17) määrää metallikiven ja/tai raakametallin tason kuilun (6) sisällä.

14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen uuni, tunnettu siitä, että tilat (8, 17, 23) nestemäisten sulatus-tuotteiden poistamiseksi on varustettu kuumennuslaitteilla.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 12-14 mukainen uuni, tunnettu siitä, että sivuhormit (7) on varustettu sivu-putkilla (16), joiden lävitse panos ja/tai polttoaine syötetään kuiluun (6).

16. Jonkin patenttivaatimuksen 12-15 mukainen uuni, tunnettu siitä, että tila (17) metallikiven poistamiseksi on varustettu laitteella (20) happea sisältävän kaasun puhaltamiseksi tarkoituksella hapettaa metallikivi raakametal-liksi, ja kuonanpoistoaukolla (21), joka on sovitettu samaan tasoon metallikiven kanssa.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen uuni, tunnet-t u siitä, että se käsittää välineet metallikiven hapetuksesta saadun raakametallin poistamiseksi, jotka muodostuvat tilasta (23), joka on yhteydessä metallikiven poistamistilan (17) sisätilaan kanavan (24) välityksellä, joka on sovitettu raaka-metallin tason (25) alapuolelle, jolloin raakametallin taso tilassa (23) määrää raakametallin tason kuilun (6) sisällä ja metallikivenpoistotilassa (17).

18. Jonkin patenttivaatimuksen 12-17 mukainen uuni, tunnettu siitä, että se on varustettu kuilun (6) sisällä olevalla pystysuoralla väliseinällä (26), joka ulottuu hormien (7) alapuolelle, mutta metallikivitason (lo) yläpuolelle ja jakaa kuilun sisätilan kahteen toistensa kanssa yhteydessä olevaan kammioon: ensimmäiseen (27) ja toiseen kammioon (28), jolloin panos sulatetaan ja sulatustuotteet muodostetaan kam- 68660 miossa (27) ja kuona pelkistetään ja vapautetaan hyödyllisistä komponenteista kammiossa (28), ja jolloin molemmat kammiot on varustettu erillisillä laitteilla kaasumaisten tuotteiden poistamiseksi.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen uuni, tunnet-t u siitä, että pystysuora väliseinä (26) on jäähdytettyä rakennetta sulatteen alueella.

20 Patenttivaatimuksen 18 tai 19 mukainen uuni, tunnettu siitä, että se on varustettu pystysuoralla jäähdytetyllä lisäväliseinällä (30), joka on sovitettu kammion (28) sisään siten, että sen toinen pää on upotettu metallikiviker-rokseen ja toinen pää on hormien (7) tason yläpuolella.

20 6 8 6 6 0

21. Jonkin patenttivaatimuksen 18-20 mukainen uuni, tunnettu siitä, että kammio (28) on kuilun (6) yläosassa varustettu aukolla (31) pelkistävän aineen ja/tai sul-fidiaineiden syöttämiseksi.

22. Jonkin patenttivaatimuksen 12-21 mukainen uuni, tunnettu siitä, että se käsittää välineet (33) happea sisältävän kaasun tai hapen puhaltamiseksi kuilun (6) sisälle kaikkien kaasumaisten sulatustuotteiden komponenttien täydelliseksi hapettamiseksi, jotka välineet on sovitettu vaipan (14) omaavaan vyöhykkeeseen (12) suunnilleen puoliväliin kuilua (6) kuilun korkeuteen nähden. 24 6 8 6 6 0