FI78125C - Foerfarande foer behandling av jaernhaltiga koppar- eller koppar/zinksulfidkoncentrat. - Google Patents

Description

1 78125

Menetelmä rautapitoisten kupari- tai kupari/sinkkisulfidi-rikasteiden käsittelemiseksi

Esillä oleva keksintö kohdistuu ei-rautametallien 5 metallurgiaan ja erityisesti ei-rautametallien tuottamiseen pyrometallurgisen menetelmän avulla. Vielä tarkemmin sanottuna se kohdistuu rautapitoisten kupari- tai kupari/ sinkkisulfidirikasteiden käsittelyyn.

Keksintöä voidaan soveltaa heikkolaatuisen, moni-10 metallisen materiaalin käsittelyyn, jota käytetään kupari-metallin, hapetettujen sinkkisublimaattien ja erittäin emäksisten kuonien valmistamiseksi, jotka soveltuvat käytettäviksi lähtöaineina muilla teollisuuden aloilla.

Nykyaikaisessa pyrometallurgisessa käytännössä 15 sulfidirikasteita käsitellään käyttäen hyödyksi metallien kemiallisia affiniteettieroja raakamateriaaliin sisältyvän hapen ja rikin suhteen. Tämän eron suurentamiseksi suoritetaan sulatusprosessi piidioksidin läsnäollessa. Silikaat-tisulate pelkistetään sitten. Sen täytyisi sisältää emäk-20 sisiä oksideja, joita tarvitaan suuren pelkistysnopeuden takaamiseksi. Täten tässä tapauksessa käytetään hyödyksi alkuaineiden välistä eroa niiden affiniteetissa happeen.

Raskaiden ei-rautametallien pyrometallurgisen tuotannon edistyminen edelleen riippuu tehokkaiden menetel-25 mien kehittämisestä niiden talteenottamiseksi sulfidimate-riaalin autogeenisen sulatuksen perusteella. Autogeenis-ten menetelmien etujen tiedetään sallivan suuren tuotanto-nopeuden (materiaalin lyhyt viipymisaika hapetustilassa); prosessikaasujen määrän voimakkaan alenemisen; rikastei-30 den lämpösisällön hyödyntämisen ja ulkoisten lämpölähteiden käytön huomattavan vähentämisen; mahdollisuuden käsitellä tehokkaasti raakamateriaalia, joiden ei-rautametal-lien pitoisuus on pieni. Tunnetaan yleisesti lukuisia au-togeenisiä menetelmiä. Kuitenkin useimpiin näihin liitty-35 vä yleisin piirre on sulfidimateriaalin tehokkaasti paljastetun pinnan käyttö autogeenisen luonteen takaamiseksi pasutus- ja sulatusprosesseissa.

78125

Esimerkiksi Outokumpu osakeyhtiö, Suomi, on kehittänyt menetelmän kuparisulfidirikasteiden käsittelemiseksi. Kyseessä olevaa menetelmää sovelletaan sulattamalla esi-murskatut kuparisulfidirikasteet mahdollisesti etukäteen 5 kuumennetussa ilmassa (joka voi olla hapella rikastettua). Sulatusprosessi suoritetaan pääasiassa silikaattiflussin läsnäollessa, jolloin muodostuu disperssiseos, joka sisältää silikaattikuonaa ja korkeintaan 65 painoprosenttia kuparia sisältävää metallikiveä.

10 Tämä kuonan ja metallikiven dispergoitunut seos erotetaan ominaispainojen mukaan. Metallikiveä käsitellään edelleen, kunnes metallinen kupari on poistettu siitä, kun taas silikaattikuona köyhdytetään metalleista sähköuunissa laskeuttamalla ja vaahdottamalla murskauksen ja jat-15 kokäsittelyn jälkeen.

Alkuperäisen materiaalin liekkisulatuksessa muodostuvat kaasut sisältävät 2 - 20 % rikkihapokkeen anhydri-diä. Osittain hapettuneen jauhemaisen rikasteen häviö sulatuksessa on alueella 8-10 prosenttia sulatukseen joh-20 detun materiaalin massasta (katso esimerkiksi Tolsa, T., Tekniikka, 1978, 68, nro 9 sivut 28 - 32; Engineering and Mining Journal, 1973, 174, Noll, sivut 103 - 108) .

On olemassa muita tämän menetelmän muunnoksia, jotka kohdistuvat sen teknillisten ja taloudellisten ominai-25 suuksien parantamiseen. Esimerkiksi kuparipitoisuutta me-tallikivessä suurennetaan lisäämällä hapen pitoisuutta sulatukseen johdetussa ilmavirrassa, jolloin ilman tai hapella rikastetun ilman lämpötilaa nostetaan. On pyritty parantamaan kuparin saantoa sijoittamalla elektrodeja alu-30 eisiin, joihin kuona siirtyy erottuessaan metallikivestä. Edellä mainitut parannukset eivät kuitenkaan pysty poistamaan alan aikaisempaan menetelmään liittyviä epäkohtia, joita ovat: - mahdottomuus käsitellä raakamateriaalia, jonka sinkkipi-35 toisuus on keskimääräistä suurempi tai yhdistää kupari/ sinkki-rikasteiden käsittely raakakuparin valmistusvaiheeseen; 3 78125 - kuparin ja sinkin huono saanto silikaattikuonista.

Niiden vaikeuksien poistamiseksi, joita mahdollisesti voi esiintyä rikkaan (65 painoprosenttia kuparia) me-tallikiven tai raakakuparin valmistusprosessissa tai käsi-5 teltäessä heikkolaatuista materiaalia, joka sisältää vaikeasti hapetettavaa sinkkisulfidia, ja magnetiitin määrän (ja kuonan kuparipitoisuuden) alentamiseksi, on pyritty jakamaan hapen syöttö, joka vaaditaan sulfidirikin hapetta-miseen, ja suorittamaan sulatus yhdessä esipasutuksen kansio sa ja käyttäen sitten polttoainetta.

FI-patentti nro 52 112 (cl. C 22 B 5/14) esittää menetelmän raakakuparin valmistamiseksi. Tämän menetelmän mukaan rautarikkaaseen kuparirikasteeseen kohdistetaan osittainen hapetus esikuumennetussa, happipitoisessa kaa-15 sussa tai kaupallisessa hapessa pystykuilussa. Hapetuskaa-sun virta johdetaan lisäksi suuttimen lävitse kuilun alaosaan. Saadun metallikiven lävitse puhalletaan kaupallista happea, jonka syöttönopeus on vähintään sama kuin äänen etenemisnopeus ilmassa. Kuparirikasteita sulatettaes-20 sa muodostuu raakakuparia ja kuonaa ja ne poistetaan pro-sesta laskeutumisen jälkeen. DE-patentin nro 2 515 464 (Saksan liittotasavalta; luokka C 22 B 15/04) mukaan lähtömateriaali pasutetaan ensin osaksi ja sulatetaan sitten metallikiven saamiseksi. Tämän jälkeen kuuma happivirta 25 johdetaan pasutuskaasuihin, joita käytetään sitten lisäil-mana palamista varten sulatuksen edistyessä. Edellä mainitut menetelmät ovat kuitenkin verrattain vaikeita toteuttaa ja lisäksi ne ovat tehottomia magnetiitin muodostumisen estämiseksi. Edelleen ne eivät ole riittävän tehokkai-30 ta niiden vaikeuksien ratkaisemiseksi, joita liittyy kupa-ri/sinkki-rikasteiden käsittelemiseen ja kuonan köyhdyttä-miseen ei-rautametalleista niin, että viime mainittuja saataisiin suurin saannoin.

Tunnetaan KIVCET-mentelmä, joka käsittää ei-rauta-35 metalleja sisältävien vaahdotusrikasteiden pasutuksen ja sulatuksen kaupallisessa happiatmosfäärissä, johon on se- 4 78125 koitettu palamiskaasujen puhdistuksesta saatua uudelleenkäytettävää pölyä, pääasiassa silikaattiflussin kanssa, jolloin saadaan metallikivi, ja sinkki pelkistetään sili-kaattisulatteesta sähköuunissa (katso esimerkiksi JP-patent-5 ti nro 16 362/76, C 22 B 15/00; World Mining magazine, 1974, 27, nro 6, sivut 26 - 27; Melcher et ai., Erzmetall, 1975, 28, nro 7/8 sivut 313 - 322; L. II - III).

KIVCET-mentelmä on seuraava.

Hienojakoiselle kupari- tai kupari/sinkki-rikasteel-10 le suoritetaan liekkisulatus pääasiassa silikaattiflussin läsnäollessa kaupallisen hapen muodostamassa atmosfäärissä, minkä jälkeen muodostetaan silikaattikuonan ja kuparikiven dispergoitunut seos. Dispergoitunut seos erotetaan edelleen omainaispainojen mukaan silikaattikuonaksi ja kuparikiveksi. 15 Sitten kuona ja kuparikivi siirretään sähkölämpöuuniin, jossa kiinteää hiilipitoista materiaalia (koksimurskaa) panostetaan sulan silikaattikuonan pinnalle. Korkean lämpötilan vaikutuksesta kuonaan sisältyvä sinkkioksidi pelkistyy metalliksi, joka haihtuessaan siirtyy höyry/kaasu-faa-20 siin ja kuparioksidit, joita on myös läsnä kuonassa, pelkistyvät metalliksi ja metallinen kupari laskeutuu kupari-kivestä. Höyry/kaasuseos poistetaan sähköuunista, metallinen sinkkihöyry hapetetaan siinä sinkkioksidin muodostamiseksi ilmasyöttöä käyttäen. Saatu sinkkioksidi otetaan tal-25 teen ja johdetaan jatkokäsittelyyn. Kuparikivi poistetaan valuttamalla sähköuunista jatkokäsittelyä varten, jossa sen lävitse puhalletaan happea ja se hapetetaan. Tämän käsittelyn tuloksena saadaan metallista kuparia, jolle suoritetaan jatkopuhdistus.

30 KIVCET-menetelmässä kaupallista happea käytetään suuren ominaispinta-alan omaavan, hienojakoisen sulfidima-teriaalin hapettamiseen ja kuparikiven (noin 55 painoprosenttiin saakka kuparia ja noin 20 painoprosenttia rikkiä) muodostamiseksi suoritettuun sulatukseen, minkä vuoksi 35 vaaditaan vain noin 0,1 sekunnin aika sulatukseen syötetyn 5 78125 hapen assimiloitumiseen lähes täysin sulfidimateriaaliin suspensiossa. Tämän tuloksena kehittyy korkea lämpötila sulatuksen aikana sinkkisulfidin riittävän hapetusnopeuden takaamiseksi sen oksidiksi, jolloin sinkkioksidi siirtyy 5 silikaattikuonaan.

Kuitenkin edellä mainitussa menetelmässä sulfidis-ten kupari- tai sulfidisten kupari/sinkkirikasteiden käsittelemiseksi, jolloin muodostuu silikaattikuonia, esiintyy myös useita vakavia epäkohtia, nimittäin: 10 1. Ominaistuotantonopeus köyhdytettäessä kuona metalleista on pieni käytetyn kuonan luonteesta johtuen (4 - 12 kg sinkkiä päivässä neliömetriä kohti sähköuunissa); siten lämpöhäviöt (tehon syöttö) ovat huomattavan suuret kuonan köyhdytyksessä, ja myös työmäärä yksikköä kohti kaupallis-15 ta tuotetta on suuri.

2. Sinkin saanto raakamateriaalista sinkkioksidin muodostamiseksi on korkeintaan 80 %.

3. On mahdotonta käsitellä sulfidirikasteita, joiden sink-kipitoisuus on suuri (noin 20 paino-% sinkkiä) sinkkisul- 20 fidin huonon hapettumisnopeuden ja -asteen sekä sen siirtymisen vuoksi kuonaan niin, että saavutettaisiin sinkki-oksidin pelkistys edelleen kuonasta riittävällä sinkin saannolla lähtömateriaalista (enemmän kuin 60 - 70 %).

4. Saanto kuparikiven käsittely metalliseksi kupariksi 25 vaatii huomattavia pääomakustannuksia ja työmääriä monimutkaisen poistokaasujen valvontajärjestelmän kehitystarpeen lisäksi.

5. On mahdotonta estää huomattavien magnetiittimäärien muodostuminen rikasteiden liekkisulatuksessa; täten edellä 30 mainitun sulfidimateriaalin täydellinen hapetus aiheuttaa silikaattikuonan, metallisen kuparin tai valkokivisulat-teen suuriviskoosisen, dispersion seoksen muodostumisen, joka on erittäin vaikea hienontaa. Lisäksi kuparin ja sinkin talteenotto suuriviskoosisesta silikaattikuonasta on 35 verrattain hankala menettely mikä estää heikkolaatuisten ja erikoisesti kupari/sinkki-rikasteiden perusteellisen käsittelyn.

78125

Edellä esitetystä seuraa, että vaaditaan uusia menetelmiä tuotantomäärän suurentamiseksi merkittävästi vaiheessa, jossa kuona köyhdytetään metalleista ja vastaavasti työmäärän ja tehon tarpeen alentamiseksi; sinkin tal-5 teenottoasteen parantamiseksi lähtömateriaalista; sulfidi-rikasteiden hapetusasteen suurentamiseksi liekkisulatukses-sa, mikä mahdollistaa metallisen kuparin tuottamisen suoraan tässä vaiheessa, sekä metallisen kuparin tuottamiseen tarvittavien pääomakustannusten ja työmäärän pienentämisek-10 si; huomattavan magnetiittimäärän muodostumisen estämiseksi sulfidirikasteiden liekkisulatuksen aikana, mikä mahdollistaa lähtömateriaalien laajemman valikoiman käytön kupari- ja sinkkiteollisuudessa, kun voidaan käyttää heikkolaatuisia sulfidisia kupari- ja kupari/sinkki-rikasteita me-15 tallisen kuparin suorassa tuotannossa.

Tavoitteena on siten menetelmä sulfidisten kupari-tai kupari/sinkki-rikasteiden tai niiden seosten käsittelemiseksi muuttamalla prosessiolosuhteita siten, että parannetaan samanaikaisesti tuotantokapasiteettia ja sulfidima-20 teriaalin sulatusmäärää hapen läsnäollessa ja pienennetään magnetiitin muodostumismäärää, ja tuotantokapasiteetin kasvu saavutetaan kuonan köyhdytysvaiheessa, jolloin lisäksi sinkin saanto sulfidimateriaalista suurenee ja jolloin voidaan saada metallista kuparia tai valkokiveä suoraan 25 sulfidimateriaalin liekkisulatusvaiheessa hapen läsnäol lessa.

Tähän tavoitteeseen päästään keksinnön mukaisella menetelmällä rautapitoisen kupari- tai kupari/sinkkisulfi-dirikasteiden käsittelemiseksi, joka menetelmä käsittää 30 rikasteiden sulatuksen suspensiona flussin ja hapen läsnäollessa, jolloin muodostuu kuonan, metallisen kuparin tai kuparikiven disperssi seos, sulaan kuonaan sisältyvien kupari- ja sinkkioksidien pelkistämisen kiinteän hiilipitoi-sen materiaalin avulla, jolloin muodostuu höyry/kaasuseos, 35 joka sisältää sinkkihöyryä, metallista kuparia, ja ei- 7 78125 rautametalliköyhää kuonaa, ja höyry/kaasuseoksen hapetta-misen ja muodostuneen sinkkioksidin poistamisen, ja jolle menetelmälle on tunnusomaista, että flussina käytetään emäksistä flussia tai emäksisen flussin ja emäksisen sili-5 kaatiflussin seosta, jota syötetään sulatukseen määränä, joka riittää takaamaan sellaisen erittäin emäksisen sulan kuonan muodostumisen sulatuksen aikana hapen läsnäollessa, jonka piidioksidin ja alumiinidioksidin summan painosuhde kalsiumoksidin, magnesiumoksidin, ferrioksidin ja ferro-ok-10 sidin summaan on alueella 0,01 - 0,33 ja kalsiumoksidin ja magnesiumoksidin summan painosuhde ferrioksidin ja fer-ro-oksidin summaan on alueella 0,19 - 0,76, jolloin kiinteää hiilipitoista materiaalia käytetään määrä, joka ylittää sinkin ja kuparin pelkistykseen stökiometrisesti tar-15 vitun määrän.

Rautapitoisten sulfidisten kupari- tai sulfidisten kupari/sinkkirikasteiden liekkisulatuksen aikana, joka suoritetaan hapen läsnäollessa ja jolloin syötetään emäksistä flussia niin, että kuonan muodostuksessa saadaan 20 summan (SiC>2 + A^O^) painosuhde summaan (CaO + MgO +

FeO + Fe2C>2) alueelle 0,01 - 0,33 ja summan (CaO + MgO) painosuhde summaan (FeO + FejO^) alueelle 0,19 - 0,76, kalsiumoksidi pyrkii muodostamaan matalassa lämpötilassa sulavia oksisulfidieutektisia seoksia sinkki- ja 25 rautasulfidien kanssa hapetuksen välivaiheissa. Koska korkeassa lämpötilassa sulava ja vaikeasti hapetettava sinkkisulfidi siirtyy matalassa lämpötilassa sulavaan nestemäiseen faasiin (hapetustuotteenaan -sinkkioksidina), panoksen rikinpoistonopeus (hapetusnopeus) kasvaa merkit-30 tävästi. Lisäksi sulatusprosesseissa, joka suoritetaan erittäin emäksisen kuonan muodostamiseksi, edellä maini- 8 78125 tulla emäksisen kuonan muodostavien aineosien suhteella, ei juuri muodostu magnetiittia, mikä muutoin suurentaa voimakkaasti tavanomaisten silikaattikuonien viskositeettia ja siten haittaa hapetustapahtumaa. Esillä oleva kek-5 sintö sallii alhaalla sulavan kalsiumferriitin muodostumisen magnetiitin asemasta hapetustuotteiden laimentamiseksi ja siten hapen siirtymisen takaamiseksi dispergoi-tuneen oksisulfidisulatteen kaikkiin pisaroihin. Näiden kahden päätekijän vuoksi, s.o. matalassa lämpötilassa sulo lavien oksisulfidifaasien muodostuminen kalsiumoksidista sinkki- ja rautasulfidien kanssa sekä matalassa lämpötilassa sulavan kalsiumferriitin muodostuminen magnetiitin asemasta, on mahdollista tehostaa huomattavasti rikin-poistoprosessia niin, että kuparissa olevat kuparisulfidit 15 muuttuvat metalliseksi kupariksi suoraan happi/liekkisula-tus-vaiheessa. Toisin sanoen kuparia tuotetaan nyt suoraan sulfidisista kupari- tai sulfiäisistä kupari/sinkkirikac-teista, minkä vuoksi kuparikiven konversiota ei tarvita, joten kustannukset ja tarvittava työmäärä pienene-20 vät huomattavasti pienentämisen. Lisäksi sinkkisulfidin ha-petusnopeuden huomattava kasvu mahdollistaa sinkkipitois-ten sulfidirikasteiden tehokkaan käsittelyn. Tämä vuorostaan lisää huomattavasti eri lähtömateriaalien lukumäärää kupari- ja sinkkiteollisuuksissa, koska voidaan 25 käyttää heikkolaatuista sulfidimateriaalia, josta arvokkaat aineosat (kupari, sinkki ja rikki) voidaan menestyksellä erottaa. Lisäksi, koska voimakkaasti emäksisen kuonan viskositeetti on pienempi kuin silikaattikuonan, metallinen kupari tai valkokivi, jotka muodostuvat sulatuk-30 sessa, voidaan helposti poistaa erittäin emäksisestä sulasta kuonasta ja johtaa pohjaosaan. Tämä pienentää kuonan kanssa mekaanisena suspensiona menetetyn kuparin määrää (noin 10 suht.-%). Erittäin emäksinen sula kuona, joka 9 78125 saadaan liekkisulatuksessa, sisältää kaiken sinkin, huomattavan määrän lyijyä ja kuparipitoisuus liuenneena oksidina muodostaa noin 5 painoprosenttia. Fi-rautametal-lien (kuparin, sinkin, lyijyn) pelkistys erittäin emäksi-5 sistä sulista kuonista, joissa summan (Si02 + A^O^) painosuhde summaan (Ca + MgO + FeO + on alueella 0,01 - 0,33 ja summan (CaO + MgO) painosuhde summaan (FeO + Fe^^) on alueella 0,19 - 0,76, etenee huomattavasti suuremmalla nopeudella kuin silikaattikuonien tapauk-10 sessa ja lähenee savuavalle prosessille ominaista nopeutta. Osaksi tämä tapahtuu seuraavan reaktion suuremman voimakkuuden vuoksi: (n + 2m) MeO + (n + m) C = (n + 2m) Me + nCO + mC02 (1) jolloin voimakkaasti emäksiseen kuonaan sisältyvien ei-15 rautametallien oksidien aktiivisuus vastaavasti kasvaa.

Toinen syy siihen on perustavaa laatua oleva muutos metallien koordinaatiorakenteessa silikaattikuoniin verrattuna. Erittäin emäksisissä kuonissa rakenteen määräävä komponentti on kalsium (koordinaatioluku kuusi), silikaattikuo-20 nissa sen sijaan pii (koordinaatioluku neljä). Nämä rakenteelliset muutokset aiheuttavat vapaan energian määrän pienenemisen ja erikoisesti sen vapaan energian, joka aiheutuu seuraavan reaktion aktivoitumisesta: 25 FeO . = Fe . + Fe.,0., .

sl sl 2 3sl (2) mikä vastaa sen nopeuden kasvua useilla suuruusluokilla. Tuloksena tästä sinkki-, kupari- ja lyijyoksidit pelkistyvät huomattavasti suuremmalla nopeudella seuraavien reak-30 tioiden mukaan

ZnO + Fe . -> Zn* + FeO (3) sl

Cu20 + Fegl-> 2Cu + FeO (4) 10 781 25 Täten ei-rautametallien pelkistyksessä hiilen avulla erittäin emäksisistä kuonista metallisen raudan on vaikeampi erottua erilliseksi faasiksi tai siirtyä raakakupariin kuin silikaattikuonia käytettäessä. Täten ei-rautametallien määrän 5 pelkistetyssä kuonassa ollessa 1-1,5 painoprosenttia (0,5 - 0,7 painoprosenttia sinkkiä, 0,3 - 0,5 painoprosenttia kuparia ja 0,01 painoprosenttia lyijyä), raakakuparin, joka sisältää 1-3 painoprosenttia rautaa, on havaittu olevan tasapainossa niiden kanssa. Tästä poiketen sinkin 10 pitoisuus silikaattikuonissa vastaavissa olosuhteissa pelkistettäessä sulatetta kiinteän hiilipitoisen materiaalin avulla ei voi olla pienempi kuin 3,5 - 4 painoprosenttia sinkkiä, mikä aiheutuu siitä, että huomattava määrä rautaa siirtyy pohjafaasiin sen sulamislämpötilan nopeasti kas-15 väessä, mikä tekee mahdottomaksi syvätyhjennysmenetelmän käytön pöhjafaasin jähmettymisen vuoksi. Täten, jos ei-rautametallien kokonaispitoisuus on alueella 1-1,5 painoprosenttia, vaaditaan 10 - 15 kertaa pitempi aika silikaat-tikuonien köyhdyttämiseen metalleista kuin erittäin emäk-20 sisten sulien kuonien köyhdyttämiseen. Lisäksi tämä syvä- tyhjennys aiheuttaa sen, että kupari on huomattavassa määrässä metallisen raudan saastuttama (vähintäin 20 painoprosenttia rautaa) ja sen sulamispiste on korkeampi kuin 1 400°C. Edellä esitetystä seuraa, että JP-patenttiin 25 nro 16 362/76 cl. C 22 B 15/00 verrattuna on mahdollista parantaa menetalmäolosuhteita sulfidirikasteiden liekki-sulatusvaiheessa erittäin emäksisten kuonien muodostamiseksi hapen läsnäollessa, ja lisäksi myös parantaa menetelmäolosuhteita kuonan puhdistusvaiheessa kiinteää 30 hiilipitoista materiaalia käyttäen. Tällöin lähtömateriaa lista talteenotetun sinkin määrä kasvaa huomattavasti (75 - 80 prosentista 99 - 97 prosenttiin), haihtuvan sinkin sublimoitumisnopeus paranee (4-12 prosentista arvoon 2 40 - 60 kg/m /d) ja tarvittavan energian ja työn määrä 35 kaupallisen tuotteen (sinkkioksidi) yksikköä kohti alenee vastaavasti.

11 78125

Keksinnön mukaan piidioksidin pitoisuus puhdistetussa erittäin emäksisessä sulassa kuonassa pidetään edullisesti alueella 3-16 painoprosenttia silikaattiflussin avulla, minkä jälkeen sulate jäähdytetään lämpötilaan, jos-5 sa se jähmettyy täydellisesti, nopeudella 0,5 - 60 astetta minuutissa, jolloin saadaan itsestään hajoavaa materiaalia, josta ei-rautametallit lopuksi otetaan talteen.

Lisättäessä silikaattiflussia niin, että saadaan erittäin emäksinen sula kuona, joka sisältää 3-16 paino-10 prosenttia piidioksidia, on mahdollista dikalsiumsilikaa-tin muodostuminen. Kun puhdistettu erittäin emäksinen sula kuona jäähdytetään lämpötilaan, jossa se jähmettyy täydellisesti, nopeudella 0,5 - 60 astetta minuutissa, tämä silikaatti muodostuu verrattain puhtaina, suurikokoisina 15 kiteinä (40 - 80 yum). Noin 675°C:n lämpötilassa dikalsium-silikaattikiteissä tapahtuu polymorfinen muutos, mistä seuraa niiden tilavuuden kasvu 12 - 15 prosentilla. Tämä vuorostaan aiheuttaa sisäisen jännityksen kuonakiveen. Tämän sisäisen jännityksen vaikutuksesta yhtenäinen kuona-20 kivi hajoaa äkillisesti muodostaen osasia, jotka kooltaan soveltuvat vaahdotukseen (tämän jakeen saanto on 75 - 85 %). Lisäksi lämpötilan lasku edellä mainitulla nopeudella mahdollistaa kuonaan jääneen kuparin erottamisen pisaroina, joiden läpimitta on 80 yum (noin 70 % kuparista poistetaan 25 kuonasta). Kuonan äkillisen hajoamisen ja kuparin erottumisen vuoksi siitä pisaroina sekä yhtenäisen kuonakiven äkillisen hajoamisen vuoksi paljastuneiden pintojen ansiosta kuparin loppu-uutto laimentuneesta erittäin emäksisestä kuonasta yksinkertaistuu. Täten kuparin pitoisuu-30 den laimentuneessa kuonassa ollessa 0,3 - 0,5 paino-% on mahdollista saada vaahdotuksen avulla rikaste, jonka ku-parisisältö on 10 - 15 %, ja hylkymateriaali, joka sisältää 0,1 - 0,15 paino-% kuparia kuparin lähtöpitoisuudesta riippuen. Samanaikaisesti silikaattikuonien köyhdytyksen, 12 78125 jauhatuksen ja vaahdotuskäsittelyn jälkeen ne sisältävät vielä tavallisesti 0,5 paino-% kuparia (parhaimmillaan 0,3 paino-% kuparia). Siten, jos sulatus suoritetaan erittäin emäksisen kuonan valmistamiseksi, jolle suoritetaan 5 jatkokäsittely hiilipitoisella materiaalilla itsehajautu-van laimentuneen kuonan saamiseksi, hankalimpia käsittelyjä erotteluvaiheessa, kuten murskausta ja kiinteän kuo-nakiven jaottelua ei tarvita; kuparin häviö hylkymateriaa-lin kanssa alenee 1 - 1,5 suhteellisesta prosentista 10 0,3-0,6 suhteelliseen prosenttiin (mikä poikkeaa sula tuksesta, jota seuraa silikaattikuonan muodostus).

On edullista käyttää dolomiittia emäksisenä flussi-na yhdessä kalsiummateriaalin kanssa, jota syötetään sulatukseen määrä, joka takaa erittäin emäksisen sulan kuo-15 nan muodostumisen, joka sisältää 0,5 - 3,5 paino-% magne-siumoksidia.

Käytettäessä dolimiittia emäksisenä flussina kalsiummateriaalin kanssa on mahdollista edistää sulfidiri-kasteen hapetusprosessia lisäämällä samat määrät emäksisiä 20 flusseja rikasteen liekkisulatusvaiheessa. Tämä saavutetaan dolomiitin pienemmän lämpöstabiilisuuden vuoksi (dis-sosioitumisen alkulämpötila on noin 720°C) kalkkikiveen verrattuna (sen dissosioitumisen alkulämpötila on 870°C). Tästä syystä muodostuu oksisulfidisulate sulfidien hapet-25 tumisen alkuvaiheissa ja hapetusprosessi on tehokkaampi kuon käytettäessä pelkästään kalsiumflussia. Lisäksi magnesiumin, joka on yksi dolomiitin aineosista, liikkuvuus on sulatettaessa suurempi kuin kalsiumin, mikä sallii hapen ja rikin siirtymisen nestefaasissa tehokkaammin 30 maa-alkalimetallin oksidin pienemmillä painopitoisuuk-silla. Vastaavista syistä (pieni ionisäde, pieni atomi-paino, suuri liikkuvuus sulatteissa) magnesiumoksidi, jonka painopitoisuus on sama kuin kalsiumoksidin, antaa mahdollisuuden edistää erittäin emäksisen kuonan käsittely-35 prosessia ei-rautametallien talteenotossa siitä, jos i3 781 2 5 näiden metallien oksidit pelkistetään kiinteän hiilipi-toisen materiaalin avulla. Magnesiumoksidin suoran vaikutuksen lisäksi sulfidien hapetusnopeuteen ja ei-rautametal-lien oksidien pelkistykseen sulatteista, magnesiumoksidin 5 käyttö erittäin emäksisessä sulatteissa antaa mahdollisuuden pidentää magnesiumpitoisten tulenkestävien materiaalien käyttöikää niiden pienemmän liukenemisnopeuden vuoksi erittäin emäksisiin kuoniin. Tämä voidaan katsoa johtuvan magnesiumoksidin pienestä liukenevuudesta näihin sulattei-10 siin 1 500°C:n lämpötiloihin saakka, kun rautaoksidit ja piioksidi vaihtelevat laajalla alueella sulattaessa. Täten vaikesati sulavien materiaalien pinnalle muodostuneen magnesiumpitoisen pannujätteen stabiilisuus on verrattain suuri olosuhteissa, joissa sulatteen koostumus vaihtelee 15 laajalla alueella sen pääaineosien suhteen. Perussyy näihin vaihteluihin voi olla malmien epätasainen koostumus ja niistä muodostettujen sulfidirikasteiden koostumus.

Sinkin pitoisuus höyry/kaasu-seoksessa, jota muodostuu pelkistettäessä erittäin emäksistä kuonaa kiinteän 20 hiilipitoisen materiaalin kanssa, pidetään edullisesti maksimimäärässä muuttamalla sitä nopeutta, jolla tätä materiaalia syötetään pelkistystilaan.

Kiinteä hiilipitoinen materiaali, jota käytetään köyhdytettäessä erittäin emäksisiä kuonia, lisätään edul-25 lisesti määrinä, jotka takaavat sen maksimikulutuksen, joka vaaditaan sinkki- ja kuparioksidien pelkistyksessä. Pienempien hiilipitoisten materiaalien määrien käyttä estäisi ei-rautametallien oksidien pelkistyksen, kun taas sen käyttö määrinä, jotka ylittävät kuonan köyhdytysprosessin 30 dynaamiset mahdollisuudet, aiheuttaisivat kiinteän hiilipitoisen materiaalien kasautumisen. Tämä vuorostaan häiritsee sulatteen kuumennusta sähköuunissa, mikä aiheuttaa muutoksen köyhdytysprosessissa. Samanaikaisesti on lähes mahdotonta syöttää kiinteää hiilipitoista materiaalia 14 781 2 5 tarkoin samassa suhteessa kuin kupari- ja sinkkioksideja syötetään erittäin emäksisen kuonan käsittelyä varten edellä esitettyjen rikastekoostumuksen vaihteluiden vuoksi sekä niiden vaihteluiden vuoksi, joita tapahtuu sulfidi-5 rikasteen liekkisulatuksessa. Näissä olosuhteissa erittäin emäksisen kuonan köyhdytysprosessi voidaan saada stabiiliksi säilyttämällä sinkki- ja lyijyhöyryjen suuri pitoisuus sulatteen käsittelyalueella. Tämä voidaan tehdä säätämällä kiinteän hiilipitoisen materiaalin syöttönopeus 10 sellaiseksi, että tätä materiaalia syötetään käsittelyti-laan riittävä määrä ei-rautametallien oksidien pelkistystä varten. Koska sinkki- ja lyijyhöyryjen pitoisuus höy-ry/kaasu-faasissa liittyy suoraan näiden metallien oksidien pelkistysnopeuteen sulatteesta, tämän pitoisuuden 15 mittausta voidaan tehokkaasti käyttää kiinteän hiilipitoisen materiaalin syöttönopeuden säätämiseksi sähköuuniin. Sinkki- ja lyijyhöyryjen pitoisuus käsittelytilassa voidaan parhaiten määrittää käyttäen kahta eri energian omaavaa gamma-sädelähdettä. Tämä antaa mahdollisuuden määrä-20 tä sinkin ja lyijyn pitoisuudet suoraan höyry/kaasu-faa-sissa säteilyn absorptioarvojen mukaan. Koska kyseessä oleva menettely on lähes täysin epäherkkä ulkoiselle vaikutukselle, sillä päästään suureen mittaustarkkuuteen.

Esillä olevan keksinnön mukaan erittäin emäksisen 25 sulan kuonan, metallisen kuparin tai kuparikiven disper-goitunutta seosta käsitellään edullisesti kiinteällä hii-lipitoisella materiaalilla, jota käytetään määrä, joka riittää takaamaan suurimman osan kuparioksidin pelkistyksen erittäin emäksisestä sulasta kuonasta.

30 Tämä käsittely mahdollistaa reagenssien erittäin suuren kosketuspinnan, mikä parantaa kuparioksidien pel-kistymisnopeutta. Lisäksi metallisulfidien hapetuksen aikana vapautunut lämpö siirretään tehokkaasti sen muodos-tumistilasta sen kulutustilaan käytettäväksi metallioksi- 15 781 2 5 dien pelkistykseen sulatteesta. Tämän tyyppinen käsittely on edullinen, jos käytetty lähtömateriaali sisältää merkityksettömän määrän haihtuvia metalleja, kuten sinkkiä ja lyijyä, jotka disperssin sulatteen käsittelyn ai-5 kana voisivat siirtyä höyry/kaasu-faasiin otettaviksi edelleen talteen uudelleenkäytettävän pölyn kanssa, jota muodostuu rikasteen liekkisulatuksessa. Kun käsitellään kuparirikasteita, disperssin sulatteen käsittely kiinteällä hiilipitoisella materiaalilla sallii kuparioksidien 10 muuttumisen metalliseksi kupariksi, joka liittyy metalliseen kupariin tai valkokiveen, jota muodostuu liekkisulatuksessa. Tällä tavalla on mahdollista pienentää kuormitusta sähköuunissa, jossa kuparin jäännökset otetaan talteen. Kun disperssia sulatetta käsitellään kiinteällä hii-15 lipitoisella materiaalilla tällä tavalla parantuu käsittelynopeus erittäin emäksisen kuonan käsittelynopeuden kasvaessa kuparin talteenottamiseksi siitä.

Keksinnön mukaan saadulle metalliselle kuparille suoritetaan edullisesti puhdistus silikaattiflussien avul-20 la kuparin ja silikaattikuonan muodostamiseksi.

Sulfidisia kupari- tai kupari/sinkki-rikasteita käsittelemällä tuotettu metallinen kupari sisältää epäpuhtauksina lyijyä, rautaa ja muita alkuaineita, jotka on poistettava metallisesta kuparista. Kun sulan metallisen 25 kuparin lävitse puhalletaan ilmaa silikaattiflussin läsnäollessa, edellä mainitut vieraat metalliepäpuhtaudet hapettuvat ja siirtyvät silikkaatikuonaan, jossa metalli-oksidien sulkeumat yhtyvät muodostaessaan lujia, matalassa lämpötilassa haihtuvia silikaatteja ja poistuvat täten 30 metallisesta kuparista. Samanaikaisesti kupari hapettuu osittain muodostaen kuparioksidia, joka myös siirtyy si-likaattikuonaan ja liukenee osaksi metalliseen kupariin hapettaen metalliepäpuhtauksia. Koska metallisen kuparin puhdistuksessa sulatteeseen sekoitetaan tehokkaasti il- 16 78125 maa, silikaattiflussin liukeneminen etenee nopeasti, vaikka käytettäisiin suurikokoisia silikaattiflussin kappaleita.

Keksinnön mukaan metallinen kupari, joka saadaan 5 rikasteiden liekkisulatuksessa hapen läsnäollessa erittäin emäksisen kuonan, metallisen kuparin tai valkokiven ja kiinteän hiilipitoisen materiaalin disperssin seoksen käsittelyssä ja metallinen kupari, joka saadaan käsiteltäessä erittäin emäksistä sulaa kuonaa kiinteällä hiilipitoisel-10 la materiaalilla, erotetaan erikseen.

Kupari- tai kupari/sinkkirikasteiden liekkisulatuksessa emäksisten flussien läsnäollessa saatu metallinen kupari käsittää jopa 90 % siitä kuparista, jota sisältyi sulatukseen syötettyyn lähtömateriaaliin. Liekkisulatuk-15 sen aikana muodostunut metallinen kupari poistetaan edullisesti prosessista ja vain erittäin emäksinen oksidisulate johdetaan hiilikäsittelyyn. Tämä sallii kuparin pääosan (90 suhteelliseen prosenttiin saakka) saamisen kaupallisen tuotteena, mahdollisimman puhtaana annetun lähtömateriaa-20 lityypin suhteen, kun taas kuparijäännös oksidisulattees-sa uutetaan edullisesti vähemmän puhtaana metallina kuonan hiilikäsittelyn aikana. Vieraat metalliepäpuhtaudet, kuten lyijy, sinkki ja rauta siirtyvät metalliseen kupariin pääasiassa metalleina, joita muodostuu välituotteina 25 reaktiosta vastaavien sulfidien ja oksidien välillä ja reaktioiden (2) ja (3) mukaisesti. Koska liekkisulatus-menetelmässä, väliaineen suuren hapetuspotentiaalin vuoksi, näiden välituotteiden pitoisuudet eivät voi olla suuria (lyijyllä on suurin arvo) eikä myöskään lyijyn, sin-30 kin ja raudan siirtymisaste metalliseen kupariin. Erittäin emäksisen sulatteen hiilikäsittelyvaiheessa kuparin, lyijyn, sinkin ja osaksi raudan oksidit pelkistyvät metalleiksi. On huomattava, että jos kuparin, sinkin ja lyijyn kokonaisjäännöspitoisuus oksidisulatteessa on 1 - 1,5 35 paino-%, metallinen kupari, joka sisältää 8 painoprosenttiin saakka lyijyä, 1,5 painoprosenttiin saakka sinkkiä ja 2 painoprosenttiin saakka rautaa, on sen kanssa tasa- 17 781 2 5 painossa. Koska lähtömateriaaliin sisältyneen kuparin pääosa kuitenkin poistetaan ennen hiilikäsittelyvaihetta mahdollisimman puhtaassa muodossa, metallisen kuparin koko-naiskontaminaatio edellä mainituilla epäpuhtauksilla osoit-5 tautuu olevan 2-3 kertaa pienempi erillisten ulosvalutus-ten aikana verrattaessa käytäntöön, jossa kaikki kupari poistetaan valuttamalla kuonankäsittelyvaiheen jälkeen. Lisäksi poistettaessa erikseen metallinen kupari, sinkin ja lyijyn suora talteenotto sublimaatteinä uuniin sisällä kas-10 vaa 6-8 suhteellista prosenttia, mikä pienentää näiden metallien häviötä metallisen kuparin kanssa.

Keksinnön mukaan silikaattikuonaa, jota muodostuu metallisen kuparin puhdistuksen aikana, käytetään edullisesti silikaattiflussina.

15 Metallisen kuparin puhdistuksen aikana saatu sili- kaattikuona voi sisältää 50 painoprosenttiin asti kuparia, 10 painoprosenttiin asti sinkkiä ja 10 painoprosenttiin asti lyijyä. Koska näitä metalleja on läsnä kuonassa pääasiassa oksideina, suoritetaan kuonalle käsittely hiili-20 pitoisella materiaalilla. Toisaalta kuona, jota saadaan metallista kuparia puhdistettaessa, sisältää piidioksidia, jota edullisesti lisätään sulfidisten kupari- ja kupari/ sinkki-rikasteiden käsittelyyn niin, että saadaan itsestään hajoava kiinteä kuonakivi, jota tarvitaan seuraavas-25 sa ei-rautametallien lopullisessa talteenotossa. Molemmat näistä tehtävistä voidaan täyttää onnistuneesti, jos edellä mainittua kuonaa käytetään silikaattiflussina.

Keksinnön mukaan silikaattiflussia lisätään edullisesti rikasteen liekkisulatuksessa käytettäväksi. Koska 30 muodostuu korkea lämpötila (yli 1 500°C) sulfidirikasteen liekkisulatuksen aikana hapen läsnäollessa, käytetään silikaattiflussina edullisesti tulenkestävää materiaalia, kuten kvartsihiekkaa, joka on hienonnettu alle 0,5 mm:n osaskokoon. Piidioksidin käyttö uunissa malmia peittävänä 35 sivukivenä pienentää oksisulfidifaasien muodosturaistai- pumusta, jotka faasit perustuvat kalsiumoksidiin ja kupari- 18 781 2 5 sekä sinkkisulfidiin. Koska silikaattiflussia syötetään sulatusta varten vaikeasti sulavana materiaalina, piidioksidin liukeneminen saatuun erittäin emäksiseen sulatteeseen tapahtuu kuitenkin pääasiassa metallisulfidien hape-5 tusprosessin päätyttyä. Täten piidioksidin haitallinen vaikutus sulfidirikasteen liekkisulatukseen osoittautuu merkityksettömäksi ja vaikeasti sulavaa silikkaatimateriaalia voidaan käyttää menestyksellisesti tässä menetelmässä.

Esillä olevan keksinnön mukaan silikaattiflussi li-10 sätään edullisesti sulaan, erittäin emäksiseen kuonaan, jota muodostuu rikasteen liekkisulatuksen aikana.

Tämä antaa mahdollisuuden alentaa inertin materiaalin (piidioksidin) käyttöä panoksessa sulfidirikasteen liekkisulatusvaiheessa sekä käyttää liekkisulatuksen aika-15 na vapautunutta lämpöä suoraan lisättävän silikaattiflus-sin kuumentamiseen ja liuottamiseen.

Keksinnön mukaan silikaattiflussia lisätään edullisesti metalleista köyhdytettyyn, erittäin emäksiseen kuonaan, mikä sallii inertin materiaalin vastaavan vähennyk-20 sen panoksessa sulfidirikasteen liekkisulatusvaiheessa ja erittäin emäksisen, sulan kuonan käsittelyvaiheessa kiinteällä hiilipitoisella materiaalilla. Lisäksi piidioksidin läsnäolo erittäin emäksisen sulatteen käsittelyvaiheessa pienentää hieman prosessin nopeutta ja aiheuttaa sulatteen 25 sulamislämpötilan kohoamisen (1350°C lämpötilaan saakka, jos piidioksidin pitoisuus sulatteessa on 20 paino-%).

Täten silikaattiflussia lisätään edullisesti metalleista köyhdytettyyn, erittäin emäksiseen kuonaan itsehajoavan kuonakiven muodostamiseksi ja ei-rautametallien lopulli-30 seksi talteenottamiseksi.

Esillä olevan keksinnön mukaan ei-rautametalleista köyhdytettyä silikaattikuonaa käytetään edullisesti silikaattif lussina, jonka ei-rautametallien (kupari, lyijy) pitoisuus on korkeintaan 0,5 paino-%. Näin pieni ei-rau-35 tametallien pitoisuus silikaattikuonassa sallii niiden 19 781 2 5 talteenoton rikasteeseen itsehajoavan kiinteän kuonakiven muodos tiimi sen ja ei-rautametallien talteenoton jälkeen esimerkiksi vaahdotusmenetelmien avulla. Nykyiset pyrome-tallurgiset menettelyt, joita käytetään kuparin sulatta-5 miseen ja joissa muodostuu silikaattikuonaa, antavat mahdollisuuden niiden kuparipitoisuuden nostamiseen 0,5 painoprosenttiin, mikä arvo on paljon suurempi kuin esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä (0,1 - 0,15 painoprosenttia kuparia). Täten näitä köyhdytettyjä silikaat-10 tikuonia voidaan käyttää tässä menetelmässä.

Keksinnön kohteet ja edut käyvät alan ammattimiehelle tarkemmin ilmi tästä selityksestä erityisesti keksintöä havainnollistavien esimerkkien valossa.

Kuparisulfidirikastetta, joka tavallisesti sisältää 15 15 - 30 painoprosenttia kuparia, 20 - 35 painoprosenttia rautaa, 27 - 40 painoprosenttia rikkiä ja 4 painoprosenttiin asti piidioksidia, tai kupari/sinkkisulfidirikastetta, joka sisältää 6-20 painoprosenttia kuparia, 4-24 painoprosenttia sinkkiä, 25 - 30 painoprosenttia rautaa, 3,5 20 painoprosenttiin asti lyijyä, 30 - 35 painoprosenttia rikkiä, 6 painoprosenttiin asti piidioksidia sekä alumiini-ja magnesiumoksideja, muodostetaan vaahdottamalla kupari-ja kupari/sinkkimalmeja, jotka on hienonnettu alle yum:n hiukkaskoon. Jos kompleksimalmeille suoritetaan rikastus 25 vaahdotuksen avulla, valmistetaan edullisesti joko yksime-tallista (kupari tai sinkki) rikastetta tai monimetallis-ta (kupari ja sinkki) rikastetta malmien morfologista riippuen. Tämä tehdään ei-rautametallien pitoisuuden suurentamiseksi saadussa rikasteessa. Keksinnön mukaan kupari- tai 30 kupari/sinkkirikastetta, jossa osaskoko on 74 yum, sekoitetaan kalsiumflussiin (kalsiumkarbonaatti, sammutettu kalkki, kalsiumoksidi) kanssa, joka on jauhettu alle 1 mm:n osaskokoon. Saatu rikasteiden ja flussin seos kuivataan noin 1 painoprosentin jäännöskosteuteen.

20 781 25

Hienojakoisista rikasteista ja flussista valmistettua kuivattua seosta syötetään sekoittimeen, johon jatkuvasti syötetään pölyä, jota otetaan talteen poistokaasujen käsittelyjärjestelmästä. Sitten sulatuskammioon 5 sijoitetun happipanospolttimen avulla rikasteiden, flussin ja uudelleen käytettävän pölyn seosta ruiskutetaan jatkuvasti happivirrassa sulatuskammioon, jossa seos jauhautuu suspendoituneeksi. Korkean lämpötilan vaikutuksesta, mikä on noussut kuilussa samaa seosta olevien 10 edeltävien osuuksien polton aikana, sulfidimateriaali syttyy hapen läsnäollessa, sen hapetusnopeus kiihtyy ja vapautuneen lämmön vaikutuksesta kalsiumkarbonaatti hajaantuu muodostaen kalsiumoksidia. Saatu kalsiumoksidi ja ei-rautametallien sulfidien hapettumattomat osaset ja rauta-15 sekä sinkki-, kupari- ja lyijyoksidit, joita hapetuksessa muodostuu, liukenevat toisiinsa, jolloin muodostuu matalassa lämpötilassa sulavia oksisulfidifaaseja, joiden vuorovaikutus hapen kanssa jatkuu ja muodostuu rikkihapok-keen anhydridiä ja metallista kuparia tai valkokiveä. Täs-20 sä vaiheessa piidioksidi ja alumiinioksidi, joita sisältyy seokseen, siirtyvät oksidisulatteeseen. Täten metallisen kuparin tai valkokiven ja erittäin emäksisen sulan kuonan seos, johon on liuennut sinkki-, lyijy- ja kupari-: oksideja, laskeutuu kuilun pohjalle sinne sijoittuneen 25 sulatteen pinnan päälle. Tämä disperssi seos erotetaan ominaispainojen mukaan kahdeksi kerrokseksi, joista toinen kerros on erittäin emäksistä sulaa kuonaa ja toinen kerros on metallista kuparia tai valkokiveä. Tässä vaiheessa kuparin saanto edellä mainittujen tuotteiden 30 (kuparin ja valkokiven) muodossa saavuttaa 90 % sulatukseen syötetyn lähtömateriaalin sisältämästä kuparimäärästä, jolloin sellaisten vieraiden metalliepäpuhtauksien kuten lyijyn, sinkin ja raudan talteenottomäärät metallisen kuparin tai valkokiven muodostumisessa ovat minimaa-35 liset. Tätä varten metallinen kupari tai valkokivi pois- 2i 78125 tetaan prosessista liekkisulatusvaiheen ja dispergoitu-neen seoksen eroittamisen jälkeen kerroksiksi ja erittäin emäksinen kuona syötetään käsiteltäväksi sinkin, lyijyn ja jäännöskuparin, jotka ovat liuenneina oksideina 5 (3-6 painoprosenttia kuparin painosta), uuttamiseksi siitä. Sulfidirikasteiden sulatuksessa muodostuneet kaasumaiset tuotteet, jotka sisältävät enemmän kuin 99 % sulatukseen syötetystä sulfidirikistä (metallisen kuparin muodostamiseksi) tai noin 85 % sulatukseen syötetystä 10 sulfidirikistä (valkokiven muodostamiseksi) ohjataan yhdessä pölyn kanssa pölynkeräysjärjestelmään, jossa kovat osaset erotetaan kaasuista ja palautetaan jatkuvasti alkuperäisen sulfidimateriaalin liekkisulatukseen. Näitä kaasuja, jotka on puhdistettu kovista osasista ja joiden 15 rikkihapokeanhydridin pitoisuus on suuri (80 tilavuusprosenttiin asti), käytetään sitten rikin talteenottamiseksi. Erittäin emäksisen sulan kuonan köyhdyttämiseksi metalleista se poistetaan valuttamalla sähköuuniin, jossa kiinteää hiilipitoista materiaalia (koksimurskaa tai kivihiiltä) 20 panostetaan sulatteen pinnalle. Hiilipitoista materiaalia lisätään määrä, joka riittää kupari-, lyijy- ja sinkkioksidien pelkistämiseksi. Tämän lisäksi sitä lisätään stö-kiometriseen määrään nähden 5-60 suhteellisen prosentin suuruinen ylimäärä pelkistämään osa (noin 50 %) erittäin 25 emäksisessä kuonassa olevasta ferriraudasta ferroraudaksi. Korkean lämpötilan vaikutuksesta kuparioksidi pelkistyy metalliseksi kupariksi, joka laskeutuu sähköuunin pohjalle ja sinkkioksidi muuttuu metalliseksi sinkiksi, joka höyrystyy ja poistetaan yhdessä hiilimonoksidin ja hiili-30 dioksidin kanssa sähköuunista höyry/kaasuseoksena. Näissä olosuhteissa lyijyoksidi pelkistyy myös metalliksi ja metallinen lyijy siirtyy osaksi (30 - 40 %) metalliseen kupariin ja osaksi kaasuuntuu ja tämä osa poistetaan sähköuunista edellä mainitussa höyry/kaasuseoksessa. Tämä 35 seos voidaan joko jäähdyttää, jolloin sinkki ja rauta 22 7 8 1 25 kondensoituvat muodostaen metalliseoksen (musta sinkki, katso JP-patentti nro 16 362/76 cl. C 22 B 15/00), tai se voidaan sekoittaa ilman kanssa. Samanaikaisesti metalli-höyryt muuttuvat vastaaviksi oksideiksi, ja CO hapettuu 5 C02*.ksi. Sinkki- ja lyijyoksidit otetaan talteen jatkokä sittelyyn ohjattaviksi. Erittäin emäksistä sulaa kuonaa käsiteltäessä saatu metallinen kupari poistetaan uunista puhdistusta varten. Käsittelyn jälkeen kuona poistetaan valuttamalla uunista joko jatkuvasti tai aika ajoin. Se 10 soveltuu käytettäväksi edelleen muilla teollisuusaloilla.

Köyhdytetyn kuonan saamiseksi itsehajoavana materiaalina on välttämätöntä, että muodostetaan köyhdytetty sula kuona, joka sisältää 3-16 painoprosenttia piidioksidia, lisäämällä silikaattiflussia. Sen jälkeen erittäin emäksi-15 nen sula kuona jäähdytetään lämpötilaan, jossa se jähmettyy täydellisesti (noin 1000°C), nopeudella 0,5 - 60°C minuutissa. Jos kvartsia käytetään silikaattiflussina, se lisätään edullisesti kvartsihiekkana, jonka osaskoko on pienempi kuin 0,5 mm, sekoitettuna kalsiumflussiin sul-20 fidirikasteen liekkisulatusvaiheessa. Koska korkea lämpötila (yli 1500°C) muodostuu sulfidirikasteen liekkisula-tuksen aikana kaupallisessa hapessa, murskattu vaikeasti sulava silikaattiflussi siirtyy nopeasti saatuun erittäin emäksiseen sulaan kuonaan suoraan liekkisulatusvaiheessa.

25 Kalkin ja silikaattiflussin määrän laskemiseksi, jotka on lisättävä määrättyyn sulfidirikasteeseen, on välttämätöntä määrittää kuonan koostumus, joka muodostuisi rikasteen sulatuksen aikana ilman flussin lisäystä. On tärkeää ottaa huomioon sen sisältämien piidioksidin ja kalsium-30 oksidin määrä ja rikasteen sisältämä rauta muutetaan laskennallisesti vastaaviksi ferri- ja ferro-oksidien määriksi. Sitten summan (S1O2 + A^O^) oletetaan olevan aineosan A pseudoternäärisessä järjestelmässä, summan (CaO + MgO) olevan aineosan B ja summan (FeO + Fe2°3) ai-neosan C, kos-35 ka erittäin emäksisessä sulassa kuonassa nämä oksidit 78125 23 ovat keskenään ekvivalentteja. Edelleen aineosan A - a^, aineosan B - ja aineosan C - pitoisuudet lasketaan painoprosentteina, jolloin summa a^ + vastaa 100 painoprosenttia. Happamien flussien määrän, laskettuna 5 puhtaina aineosina, ollessa a painoprosenttia kuonasta ja emäksisten juoksuttimien määrän ollessa b painoprosenttia kuonasta, jotka on lisättävä kuonan saamiseksi, joka sisältää a2 painoprosenttia aineosaa A, b2 painoprosenttia aineosaa B ja c2 painoprosenttia aineosaa C, nämä laske- 10 taan yhtälöiden avulla, jotka on johdettu kolmoisdiagram-makaaviosta: al + a a2 Cl(a2 - al> (5) _ _ _ eli a = - 15 C1 c2 c2 " C1 bl + b b2 ^ ^ = Cl(b2 ~ bl) (6) C1 c2 c2 " C1 20 Köyhdytetty erittäin emäksinen sulate, joka sisäl tää 3-16 paino-% piidioksidia, jota käytetään itsehajoa-van kuonakiven valmistamiseen, jolloin muodostuneitten osasten koko on pienempi kuin 74 pm, täytyy jäähdyttää lämpötilaan, jossa se jähmettyy täydellisesti, nopeudel- 25 la 0,5 - 60° minuutissa. Sulan kuonan jäähtymisnopuden säilyttämiseksi edellä mainitulla alueella, köyhdytetty erittäin emäksinen kuona kaadetaan valusankoihin niin, että sulatteen sallitaan jäähtyä ilmassa sen luonnollisen lämmönjohtumisen vaikutuksesta. Esimerkiksi valusangossa, 2 3 30 jonka ulkopinta-alan suhde tilavuuteen on 4 m /m , sulate jäähtyy lämpötilaan, jossa se jähmettyy täydellisesti, nopeudella 3° minuutissa. Kuonan itsehajoamisilmiö havaitaan 600 - 500°C lämpötilassa. Sulatteen jäähtyessä ja jähmettyessä, noin 80 suhteellista prosenttia sen jäännös- 24 7 8 1 25 kuparista erottuu metallisina kuparipallosina, joiden osas-koko on 40 - 50 yom. Saadun jauhemaisen kuonan pienennyksen jälkeen palloiksi muodostunutta kuparia käsitellään vaahdotusmenetelmän avulla kuparirikasteen saamiseksi, jon-5 ka kuparipitoisuus on vähintään 8 paino-% (rikasteen saanto on pienempi kuin 6 paino-% kuonasta) niin, että vaahdo-tusperissä olevan kuparin määrä, jos kuparin alkuperäinen pitoisuus köyhdytetyssä, erittäin emäksisessä kuonassa on 0,5 paino-%, säilyy alueella 0,1 - 0,15 paino-% kuparia.

10 Valvottu pienennys ei vaadi paljonkaan tehoa, sillä sen jälkeen kun sulate on jäähdytetty nopeudella 0,5 - 60° minuutissa, kuonan karkeampien osasten (joiden määrä on 15 - 20 paino-% kuonasta) mekaaninen lujuus on erittäin pieni. Vaahdotusperät, joissa on emäksisinä aineosina rau-15 dan ja kalsiumin oksideja (kokonaissumma 60 - 70 paino-%, sopivat muihin kaupallisiin sovellutuksiin.

Eri metallurgisten yksiköiden tulenkestävien vuorausten käyttöluotettavuuden parantamiseksi ja sulfidiri-kasteiden hapetusnopeuden suurentamiseksi liekkisulatuk-20 sen aikana sekä erittäin emäksisen sulan kuonan käsittely-nopeuden suurentamiseksi hiilipitoisen materiaalin kanssa kalsiumflussin ja dolomiitin seosta lisätään edullisesti emäksisinä flusseina sulfidirikasteiden liekkisulatukseen johdettuun syöttöön, jotta saadaan metalleista köyhdytet-25 ty kuona, joka sisältää 0,5 - 3,5 paino-% magnesiumoksi-dia. Pienin vaihteluin dolomiitin koostumus on seuraava:

CaO 30,4 paino-%, MgO 21,7 paino-%, C02 47,9 paino-%, 700 - 800°C lämpötilassa se on hajaantunut täydellisesti kalsium- ja magnesiumoksideiksi. Siten, kun dolimiit-30 tia lisätään kupari- tai kupari/sinkkisulfidirikas-teen liekkisulatuksessa käytettävään panokseen, se hajaantuu liekkisulatuksen alkuvaiheessa, jolloin muodostuneet kalsium- ja magnesiumoksidit siirtyvät 78125 25 oksisulfidisulatteeseen, joka vuorostaan siirtyy erittäin emäksiseen sulaan kuonaan, kun hapetusprosessin nopeus ja voimakkuus kasvavat. Kalkkiflussin kanssa sekoitettavan dolomiitin määrä, jolloin magnesiumoksidin pitoisuus pidetään 5 köyhdytetyssä kuonassa alueella 0,5-3,5 paino-%, määrätään kolmijärjestelmälain avulla erikoisesti yhtälön (5) mukaan. On huomattava, että dolomiittia lisätään yhdessä kalsiumoksidin ja magnesiumin kanssa. Magnesiumoksidin läsnäolo oksisulfidissä ja siten erittäin emäksisessä su-10 lassa kuonassa nopeuttaa sulfidirikin hapetusprosessia liekkisulatuksen aikana ja erittäin emäksisen sulan kuonan seuraavaa käsittelyä. Tämä aiheutuu oksidisulatteen pienestä (kalsiumiin verrattuna) ekvivalenttipainosta ja suuremmasta liikkuvuudesta. Lisäksi magnesiumoksidin 15 liukoisuus erittäin emäksisiin sulatteisiin on pieni ja muodostaa se siten helposti lujan vaikeasti sulavan kuoren, joka saostuu metallurgisen yksikön seinille.

Esillä olevan keksinnön mukaan sinkin ja lyijyn höyrystys erittäin emäksisen sulan kuonan käsittelyvai-20 heessa suoritetaan edullisesti suurimmalla mahdollisella nopeudella muuttamalla sitä nopeutta, jolla hiilipitois-ta materiaalia syötetään pelkistystilaan.

Syy tähän on seuraava. Käsiteltävän kupari- tai kupari/sinkkisulfidirikasteen koostumus ei itse asiassa 25 ole pysyvä, vaan on se pikemmin seos flussien kanssa, jota syötetään liekkisulatukseen. Sulfidirikin (ja siinä olevien metallien) pitoisuus voi vaihdella keskimäärin välillä 20 - 25 suhteellista prosenttia. Tämän vuoksi panoksen aineosien hapetusaste (myös hapen kulutus valvo-30 tuissa olosuhteissa tonnia kohti rikastetta) on samoin taipuvainen jatkuvaan muutokseen riippuen siitä suuremmasta tai pienemmästä nopeudesta, jolle rautasulfidi hapettuu ferrioksidiksi. Täten erittäin emäksisen sulan kuonan suuren käsittelynopeuden huomioonottamiseksi, jos 35 sen koostumusta ei ole sopivasti tasapainoitettu keskimääräiseksi, on välttämätöntä muuttaa sitä nopeutta, 78125 26 jolla kiinteää hiilipitoista materiaalia syötetään ferri-oksidin pelkistämiseksi ja siten arvokkaiden aineosien pelkistysnopeuden ylläpitämiseksi suurena. Sinkin ja lyijyn höyrystymistä erittäin emäksisestä sulasta kuonasta 5 valvotaan parhaiten määrittämällä jatkuvasti sinkin ja lyijyn pitoisuus höyry/kaasuseoksessa, joka muodostuu käsiteltäessä edellä mainittua kuonaa hiilipitoisella materiaalilla. Gamma-radiograafinen mittausmenetelmä soveltyy parhaiten tähän tarkoitukseen, koska se on epäherkkä ul-10 koisille vaikutuksille.

Lopputuotteen suuremman sannon saamiseksi erittäin emäksisen sulan kuonan, metallisen kuparin ja valkokiven seosta käsitellään edullisesti kiinteällä hiilipitoisella materiaalilla, jonka määrä riittää takaamaan kuparioksi-15 dien pääosan pelkistyksen erittäin emäksisestä sulasta kuonasta.

Edellä esitetty menettely on erikoisen edullinen tapauksessa, jolloin käsiteltävä sulfidirikaste sisältää pienen määrän metalleja, joiden höyrystyminen on voimakas 20 noin 1 400°C yläpuolella olevissa lämpötiloissa, kuten esimerkiksi sinkkiä ja lyijyä. Lyijyn ja sinkin läsnäolo sulfidirikasteessa suurempina kuin 2-4 paino-% olevina määrinä johtaa välttämättä niiden siirtymiseen höyry/kaa-sufaasiin disperssin sulan seoksen käsittelyn aikana kiin-25 teällä hiilipitoisella materiaalilla ja siten uudelleenkäytettävien materiaalien suurempaan saantoon rikasteiden liekkisulatusvaiheessa. Jos kuitenkin käsiteltävä sulfidi-rikaste sisältää pienempiä määriä haihtuvia metalleja, pääasiassa kuparioksidit pelkistyvät metalliksi, kun taas 30 raudan ferrioksidit pelkistyvät raudan ferro-oksideiksi.

Saatu metallinen kupari yhdistetään siihen metalliseen kupariin tai valkokiveen, joka on erotettu sulfidimateriaalin liekkisulatuksen aikana. Tämä käsittely sallii lämmön vapautumisen (sulfidimateriaalin hapettumisen aikana) ja 35 lämmön absorption (pelkistystä varten) saavuttamisen lähes maksimaalisesti (ajassa ja tilassa). Lisäksi se sai- 27 7 8 1 25 lii sulan, erittäin emäksisen kuonan pinta-alan muodostumisen erittäin suureksi ja kiinteän hiilipitoisen materiaalin tehokkaan hyödyntämisen niiden suuren vuorovai-kutusnopeuden takaamiseksi.

5 Esillä olevan keksinnön mukaan kupari- tai kupari/ sinkkisulfidirikasteiden käsittelyssä saadulle metalliselle kuparille suoritetaan puhdistus silikaattiflussin läsnäollessa, jolloin saadaan puhdistettua kuparia ja silikaattikuonaa.

10 On havaittu, että silikaattiflussin ominaisuuksia voidaan käyttää metallista kuparia puhdistettaessa muodostuvien sinkin, lyijyn ja raudan oksidien yhdistämiseen vastaaviksi silikaateiksi. Tämä antaa mahdollisuuden alentaa metallihäviöitä, jotka johtuvat metallien poistumi-15 sesta pölyn mukana metallista kuparia puhdistettaessa. Lisäksi metallisen kuparin puhdistuksen aikana silikaattiflus-seja käytettäessä niiden liukenemisnopeus kasvaa sulan kuparin tehokkaan sekoituksen vuoksi sitä puhdistettaessa. Uudelleen käytettävien materiaalien virtaukset pienenevät 20 myös, koska metallista kuparia puhdistettaessa saatu kuona sisältää useita prosessissa tarvittavia aineosia, nimittäin piidioksidia, kuparia, sinkkiä ja lyijyä.

Keksinnön mukaan metallinen kupari, joka saadaan rikasteen liekkisulatuksessa hapen läsnäollessa ja erit-25 täin emäksisen sulan kuonan, metallisen kuparin tai valko-kiven disperssin seoksen käsittelyssä kiinteällä hiili-pitoisella materiaalilla, ja metallinen kupari, joka saadaan käsiteltäessä erittäin emäksistä sulaa kuonaa kiinteällä hiilipitoisella materiaalilla, poistetaan edulli-30 sesti erikseen. Pääosa kuparia (90 suhteelliseen prosenttiin saakka) saadaan kaupallisena tuotteena, puhtaampana mahdollisena muotona annetulle lähtömateriaalityypille. Kuparin loppuosa otetaan talteen oksidisulatteesta saas-tuneempana metallina kuonan käsittelystä hiilen kanssa.

35 Sellaiset vieraat metalliepäpuhtaudet, kuten lyijy, sink- 28 7 8 1 25 ki ja rauta siirtyvät metalliseen kupariin pääasiassa metalleina, joita muodostuu välituotteina vastaavien sul-fidien ja oksidien vuorovaikutuksesta ja yhtälöiden (2) ja (3) mukaan. Koska väliaineen hapetuspotentiaali on ver-5 rattain suuri liekkisulatuksessa hapen läsnäollessa, eivät näiden välituotteiden pitoisuudet voi olla suuria (suurin on lyijyllä). Täten lyijyn, sinkin ja raudan siirtyminen metalliseen kupariin on verrattain pieni. Erittäin emäksisen sulatteen hiilikäsittelyvaiheessa kupari-, lyijy-, 10 sinkki- ja osaksi rautaoksidit pelkistyvät metalleiksi.

Jos kuparin, sinkin ja lyijyn jäännösmäärä sulatteessa on 1 - 1,5 paino-%, metallinen kupari, joka sisältää 8 painoprosenttiin saakka lyijyä, 1,5 painoprosenttiin saakka sinkkiä ja 2 painoprosenttiin saakka rautaa, on tasapai-15 nossa sen kanssa. Koska kuitenkin lähtömateriaalin mukana syötetyn kuparin pääosa poistetaan uuttamalla ennen hiili-käsittelyä puhtaimmassa muodossa, metallisen kuparin koko-naiskontaminaatio edellä mainittujen epäpuhtauksien vaikutuksesta erikseen suoritetuissa poistoissa osoittautuu 20 olevan 2-3 kertaa pienempi kuin poistettaessa kupari- määrä kokonaisuudessaan kuonan käsittelyn jälkeen. Lisäksi metallisen kuparin erillisen poiston aikana sinkin sekä lyijyn suora talteenotto sublimaatteina sähköuunissa kasvaa 6-8 suhteellisella prosentilla, mikä aiheuttaa näi-25 den metallien häviömäärän alenemisen metallisen kuparin mukana. Täten metallisen kuparin erillinen poisto ja erillinen puhdistus antaa mahdollisuuden lyhentää kuparin puh-distusjakson kokonaiskestoa ja pienentää saadun kuonan määrää, johon sinkki- ja lyijyoksidit ovat rikastuneet 30 ja johon kuparioksidia on siirtynyt.

Kuparin puhdistuskäsittelystä saatua silikaattikuo-naa käytetään edullisesti silikaattiflussina käsiteltäessä kupari- ja kupari/sinkkisulfidirikasteita. Täten sili-kaattiflussin siityminen erittäin emäksiseen sulaan kuo-35 naan nopeutuu, koska kuonan sulamislämpötila on vähintään 29 781 2 5 500°C pienempi kuin piidioksidin sulamislämpötila. Täten tämäntyyppistä kuonaa lisätään edullisesti sen murskaamisen jälkeen sulfidirikasteen liekkisulatuksen panoskäyt-töön. Panokseen syötettävän silikaattikuonan määrä, joka 5 tarvitaan metalleista köyhdytetyn kuonan saamiseksi, jolloin siinä olevan piidioksidin määrä on alueella 3-16 paino-%, lasketaan yhtälön (5) mukaan edellä esitetyllä tavalla.

Silikaattiflussi voidaan lisätä panokseen suspen-10 siona, jos silikaattiflussina käytetyn piidioksidin pitoisuus on suuri ja siten sen sulamislämpötila on korkea, ja tapauksissa, joissa tällainen materiaali sisältää sul-fidirikkiä. Esimerkiksi sulfidimalmien käsittelyssä saatuja rikastusperiä, jotka piidioksidin (yli 60 paino-%) 15 lisäksi sisältävät ferrisulfideja, käytetään usein silikaattiflussina. Tässä tapauksessa, koska ferrisulfidien lisäys aiheuttaa lämmön lisävapautumisen niiden hapettumisen aikana suspensiossa, ei sulfidirikasteiden hapetus huonone huolimatta silikaattiflussin lisäämisestä panok-20 seen. Tällainen silikaattiflussi jauhetaan edullisesti pienempään kuon 0,5 mm osaskokoon, mikä sallii piidioksidin liukenemisen disperssiin, erittäin emäksiseen sulaan kuonaan sulfidirikasteiden liekkisulatuksen loppuvaiheessa flussin kanssa sekoitettuna.

25 Silikaattiflussia voidaan lisätä erittäin emäksi seen sulaan kuonaan, jota saadaan sulfidirikasteen liek-kisulatuksessa. Tällöin metallisulfidien vuorovaikutus kaasufaasin hapen kanssa etenee suurimmalla nopeudella, mikä on mahdollinen annetulle materiaaltyypille siinä 30 määrässä kuin piidioksidi vähentää sulfidien ja kalsium-oksidin keksinäistä liukoisuutta, jolloin muodostuu matalassa lämpötilassa sulavia oksisulfidifaaseja, jotka vaikuttavat nopeuttavasti sulfidirikasteiden vuorovaikutukseen kaasufaasin hapen kanssa. Tämä menettely on edulli-35 nen, jos käytetty silikaattiflussi on matalassa lämpötilassa sulavaa materiaalia (sulamislämpötila noin 1200°C), joka sisältää ei-rautametalleja, jotka voidaan poistaa 30 7 8 1 25 uuttamalla seuraavassa erittäin emäksisen sulan kuonan käsittelyssä kiinteällä hiilipitoisella materiaalilla. Tällainen silikkaattikuona esimurskataan ensin (alle 10 mm:n jaekokoon) ja panostetaan sitten sulatusuuniin. Sitä 5 syötetään oleellisesti jatkuvasti niin, että vältetään paikallinen ylikyllästäminen ja sulatteen alijäähtyminen sekä nopeutetaan silikaattiflussin assimiloitumista erittäin emäksisen kuonan vaikutuksesta. Esimerkiksi metallista kuparia jalostettaessa saatua kuonaa voidaan käyttää 10 kyseisenä silikaattiflussina.

Keksinnön mukaan silikaattikuona lisätään edullisesti erittäin emäksiseen sulaan kuonaan sen jälkeen, kun siitä on poistettu ei-rautametallit. Tämä sallii erittäin emäksisen sulan kuonan käsittelyn hiilipitoisella materi-15 aalilla ja säilytetään samalla piidioksidin minimipitoisuus sulatteessa lähtömateriaalin annettua tyyppiä vastaavasti. Tämä sallii ei-rautametallien oksidien pelkistämisen suurella nopeudella hiilipitoisen materiaalin avulla ja johtaa suurempaan tuotantonopeuteen kuonan köyhdytys-20 vaiheessa. Tätä menettelyä sovelletettaessa on edullista käyttää silikaattiflussia, jonka sulamislämpötila on matala (noin 1200°C). Se olisi lisäksi esimurskattava pienempään kuin 10 mm osaskoon ennen syöttöä. Jos kuonan käsittelyprosessi suoritetaan jaksoittain sen valutuksen 25 suhteen sähköuunista, poistetaan silikaattikuona ennen köyhdytetyn kuonan poistamista valuttamalla. Jos köyhdytettyä kuonaa poistetaan jatkuvasti, syötetään silikaattiflussia myös jatkuvasti kuonan valutukseen sähköuunissa.

Ei-rautametalleista köyhtynyttä silikaattikuonaa 30 voidaan käyttää silikaattiflussina. Silikaattikuonat, jotka on saatu nykyisen kuparin pyrometallurgisen sulatuksen aikana, sisältävät kuparia ja muita metalleja noin 0,5 painoprosentin suuruisen määrän, mikä huomattavasti ylittää sen minimimäärän (0,1 - 0,15 paino-% kuparia), 31 78125 mikä saavutetaan keksinnönmukaisen menetelmän avulla.

Täten käytettäessä ei-rautametalleista köyhdytettyä sili-kaattikuonaa silikaattiflussina, jota lisätään erittäin emäksiseen sulaan kuonaan sen köyhdytyksen jälkeen, on 5 mahdollista saada talteen 60 - 80 suhteellista prosenttia kuparia, jota on siirtynyt yhdessä silikaattikuonan kanssa.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa lähtömateriaalin hapetukseen kiinteässä tilassa, kunnes rikinpoisto on täydellinen (tai kunnes kuparin painosuhde 10 rikkiin saavuttaa arvon 4,2 - 3,9, mikä takaa valkokiven muodostumisen). Keksinnön mukaan tarvittavat flussit lisätään sitten saatuun kuonaan, panos sulatetaan erittäin emäksisen sulatteen, metallisen kuparin tai valkokiven saamiseksi, minkä jälkeen erittäin emäksistä sulatetta 15 käsitellään hiilipitoisella pelkistysaineella.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan menestyksellä soveltaa tavanomaisen metallurgisen laitteiston avulla. Esimerkiksi nykyisin käytettävät, erittäin tehokkaat, leijukerros-pasutusuunit soveltuvat hyvin pasutukseen ja 20 hapetukseen. Siten ei ole tarvetta rakentaa erikoisia metallurgisia yksiköitä sulfidirikasteiden liekkisulatusta varten.

Edellä esitetystä seuraa, että menetelmä kupari-tai kupari/rikki-sulfidirikasteiden käsittelemiseksi on 25 monin tavoin parempi alan aikaisempia menetelmiä; sen edut ovat seuraavat: - kuparikiven konversio puuttuu prosessista; - rikin talteenotto runsaasti rikkihapokkeen anhydridiä sisältävistä kaasuista suoritetaan yhdessä vaiheessa; 30 - sulfidimateriaalin lämpösisältä käytetään täysin hyödyksi; - kompleksinen sinkkipitoinen materiaali hapetetaan verrattain suurella nopeudella; - sinkin saanto hapettuneina sinkkisublimaatteina paranee huomattavasti; 32 7 8 1 25 - sinkin höyrystymisnopeus kasvaa moninkertaiseksi kuonien sähkötermisessä käsittelyssä? - käsittelymenetelmälle on tunnusomaista ei-rautametallien pieni jäännös kuonassa (kokonaismäärä noin 1 paino-%)? 5 - ei-rautametalleista köyhdytetty kuona voidaan saada itse- hajoavana tuotteena, mikä helpottaa ei-rautametallien lopullista talteenottoa siitä; - energiatarve alenee likimain suhteessa tuotantonopeuden kasvuun sähkötermisessä vaiheessa.

10 Keksintöä valaistaan edelleen seuraavien sovellutus esimerkkien avulla.

Esimerkki 1

Kuparisulfidirikastetta, jonka osaskoko oli pienempi kuin 74 yum ja joka oli valmistettu vaahdottamalla ku-15 parimalmia ja jonka koostumus painoprosentteina oli seu-raava: kuparia 23,25 rautaa 30,58 rikkiä 35,49 20 sinkkiä 0,15 lyijyä 0,01 piidioksidia 1,8 kalsiumoksidia 2,57 alumiinioksidia 1,44 25 magnesiumoksidia 0,99 käytettiin lähtömateriaalina. Esimurskattua kalkkikiveä (osaskoko pienempi kuin 1 mm) lisättiin lähtömateriaaliin määrä, joka oli 20 paino-% lähtömateriaalista puhtaana kalsiumoksidina laskettuna. Panos kuivattiin sitten, kun- 30 nes sen kosteuspitoisuus oli noin 1 painoprosenttia.

Saatua kuivattua panosta syötettiin jatkuvasti sekoittimeen yhdessä pölyn kanssa, jota saatiin liekki- sulatuksen aikana ja jota syötettiin jatkuvasti panokseen sekoittimessa. Pölyn kanssa sekoitettu panos suspendoitiin 3 35 kaupallisen hapen virtaan (380 nm tonnia kohti rikastetta) happipolttimen avulla niin, että sitä syötettiin jaksottain sulatuspanokseen. Panoksen ominaiskuormitus 2 33 781 25 sulatustilassa oli 50 tonnia 1 m kohti päivässä. Korkean lämpötilan vaikutuksesta panos syttyi hapen läsnäollessa, se sulatettiin sitten kalsiumkarbonaatin kanssa 5 ja muuttui oksidiksi; sulfidirikki hapettui rikkiha- pokkeen anhydridiksi. Täten metallisen kuparin ja erittäin emäksisen sulan kuonan seos laskeutui kuilun pohjalle sulatteen pinnalle. Välittömästi liekin alla liek-kisulatustilassa disperssi seos erottui kahdeksi ker-10 rokseksi ominaispainojen mukaan, joista toinen oli metallista kuparia ja toinen sulaa kuonaa. Liekkisulatuksen aikana saatu metallinen kupari poistettiin jaksottain (metallurgisen yksikön riittämättömän tilavuuden vuoksi) ja kuonaa syötettiin jatkuvasti sähköuuniin. Liekkisulatuk-15 sessa muodostuneet kaasut johdettiin yhdessä pölyn kanssa käsittelyyn. Talteenotettua pölyä palautettiin jatkuvasti sulfidirikasteen liekkisulatukseen johdettuun panokseen. Sähköuuniin saapuva erittäin emäksinen kuona sisälsi painoprosentteina ; 20 kuparia 3,23 (oksidina) sinkkiä 0,18 kalsiumoksidia 29,1 rautaa 39,47 piidioksidia 2,97 25 Kuonan saanto oli 77,5 paino-% rikasteesta ja 25,03 kg kuparia kuparioksidina lisättiin yhdessä kuonan kanssa sähköuuniin tonnia kohti rikastetta. Stökiometris-ten vaatimusten mukaan tarvitaan 4,7 kg hiiltä kupari-oksidin pelkistämiseksi metalliksi. Koksimurskaa panos-30 tettiin sähköuuniin sulatteen pinnalle 9,7 kg suuruinen määrä tonnia kohti rikastetta puhtaana hiilenä laskettuna. Metallioksidi sulassa kuonassa pelkistettiin hiilen avulla metalliseksi kupariksi, joka laskeutui sähköuunin pohjalle. Sähköuunin ominaiskuormitus kuonana sen käsit-35 telyn aikana koksimurskalla oli 10 tonnia neliömetriä kohti päivässä. Kuonan pelkistyksessä muodostunut hii- 34 7 8 1 2 5 lioksidi poistettiin sähköuunista yhdessä pienen sinkki-höyrymäärän kanssa, minkä jälkeen se sekoitettiin ilman kanssa ja hapetettiin hiilidioksidiksi ja sinkkioksidiksi, joka otettiin talteen pölynä. Metallinen kupari ja köyh-5 dytetty erittäin emäksinen kuona poistettiin jaksoittain sähköuunista.

Rikasteesta uutetun kuparin kokonaismäärä metallisena kuparina oli 99,33 %; rikasteen liekkisulatuksessa talteenotettu kuparimäärä oli 89,33 % ja erittäin emäk-]_0 sisen sulatteen köyhdytyksessä sähköuunissa 10,10 % rikasteen mukana syötetystä kuparista. Kuparin pitoisuus köyhdytetyssä kuonassa oli 0,21 painoprosenttia ja sinkin 0,09 painoprosenttia.

Rikasteen liekkisulatuksen aikana saadun metallisen 15 kuparin koostumus painoprosentteina oli seuraava: kuparia 96,68 rautaa 0,07 sinkkiä 0,001 lyijyä 0,005 20 rikkiä 0,015

Kuonan käsittelyssä sähköuunissa saadun metallisen kuparin koostumus painoprosentteina oli seuraava: kuparia 95,88 rautaa 1,35 25 sinkkiä 0,001 lyijyä 0,39 rikkiä 0,16

Molemmissa vaiheissa saadun metallisen kuparin keskimääräiset laatuominaisuudet painoprosentteina olivat: 30 kuparia 97,18 rautaa 0,22 sinkkiä 0,001 lyijyä 0,019 rikkiä 0,16 35 Esimerkin 1 mukaisen perusmenetelmän parametrit on esitetty taulukossa 1.

35 781 25

Esimerkki 2

Menetelmää sovellettiin esimerkeissä 1 esitetyllä tavalla paitsi, että sulatuksen tuloksena saatiin valko- 3 kiveä (hapen virtausnopeus oli 335 nm tonnia kohti rikas-5 tetta.)

Testitulokset on esitetty taulukossa 1.

Kuten esimerkeistä 1 ja 2 voidaan havaita, menetelmä takaa kuparin suuren saannon liekkisulatuksen aikana valkokiven tai metallisen kuparin valmistamiseksi yhdessä 10 suuren tuotantokyvyn kanssa liekkisulatusvaiheessa ja kuonan käsittelyvaiheessa sekä kuparin pienen pitoisuuden ei-rautametalleista köyhdytetyssä kuonassa.

Taulukko 1

Sulfidikuparirikasteiden käsittelyn perusprosessin 15 ominaisuudet.

Koe Ominaisuudet esim. 1 esim. 2 nro_ 1_2_3_4 1 Ominaistuotantonopeus rikasteen ja 2Q flussin liekkisulatusvaiheessa ton nia kohti päivässä neliömetriä kohti sulatuksessa ja hapetuksessa 50 50 2 Hapen virtausmäärä tonnia kohti rikastetta (100 % O2), nm3 380 335 25 3 Lähtömateriaalin käsittelyn jälkeen saadun kuparipitoisen tuotteen kes- metalli- valko- , , Q nen ku- kivi kimaäräinen koostumus, paino-% ' * pan kupari 97,18 76,65 rauta 0,22 2,19 30 sinkki 0,001 0,06 lyijy 0,019 0,024 rikki 0,11 20,38 4 Kuonan koostumus ei-rautametallien suhteen sen käsittelyn jälkeen hiili- 35 pitoisella materiaalilla sähköuunissa, paino-% kupari 0,21 0,23 sinkki 0,09 0,06 78125 36 5. Kuparin ja rikin pitoisuudet käsitellyssä tuotteessa prosentteina lisätyn sul-fidimateriaalin mukana siirtyneistä kupari 99,33 99,05 5 rikki kaasuihin 99,9 85,4 6. Sähköuunin tuotantokyky kuonan suh teen sen käsittelyssä hiilipitoisella materiaalilla, t/m2/d 10 8

Esimerkki 3 10 Lähtösulfidimateriaali muodostui seuraavista aine osista painoprosentteina kuparia 9,49 sinkkiä 21,56 lyijyä 1,83 15 rautaa 24,70 rikkiä 39,33 alumiinia 0,05 piidioksidia 0,40 magnesiumoksidia 0,05 20 kalsiumoksidia 0,1 Lähtömateriaali sekoitettiin kalkkikiven kanssa, jonka määrä oli 13,2 paino-% sulfidilähtömateriaalista laskettuna puhtaana CaO:na. Siihen lisättiin kvartsihiekkaa 6,32 painoprosentin suuruinen määrä laskettuna puhtaana 25 piidioksidina lähtömateriaalista. Seokseen lisättiin vielä pölyä, jota oli saatu rikasteen liekkisulatuksessa. Saatua seosta kuivattiin, kunnes sen kosteuspitoisuus oli 1 paino-%.

Kuivalle seokselle suoritettiin sitten pasutus 30 hapen läsnäollessa, kunnes rikinpoisto siitä oli 99,5 %.

Pasutettu tuote sulatettiin 1 400°C lämpötilassa, minkä jälkeen koksimurskaa panostettiin sulatteen pinnalle. Sulatteelle suoritettiin pelkistys 5 minuutin aikana, minkä jälkeen metallinen kupari erotettiin köyhdytetystä 35 kuonasta.

Testitulokset on esitetty taulukossa 2.

37 781 2 5

Esimerkki 4

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 3 esitetyllä tavalla paitsi, että käytettiin erittäin emäksistä sulaa kuonaa, jossa summan (Si02 + A^O^) painosuhde summaan 5 (CaO + MgO + FeO + Fe203) oli 0,01 ja summan (CaO + MgO) painosuhde summaan (FeO + Fe^^) oli 0,39.

Testitulokset on esitetty taulukossa 2.

Esimerkki 5

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 3 esitetyllä 10 tavalla paitsi, että käytettiin erittäin emäksistä sulaa kuonaa, jossa summan SiO + A^O^) painosuhde summaan (CaO + MgO + FeO + Fe^^) oli 0,14 ja summan (CaO + MgO) painosuhde summaan (FeO + Fe203) oli 0,19.

Testitulokset on esitetty taulukossa 2.

15 Esimerkki 6

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 3 esitetyllä tavalla paitsi, että käytettiin erittäin emäksistä sulaa kuonaa, jossa summan (Si02 + A1203) painosuhde summaan (CaO + MgO + FeO + Fe203> oli 0,33 ja summan (CaO + MgO) 20 painosuhde summaan (FeO + Fe203) oli 0,31.

Testitulokset on esitetty taulukossa 2.

Esimerkki 7

Menettelyä sovellettiin esimerkissä 3 esitetyllä tavalla paitsi, että käytettiin erittäin emäksistä sulaa 25 kuonaa, jossa summan (Si02 + A1203) painosuhde summaan (CaO + MgO + FeO + Fe2*^3^ on 0,02 ja summan (CaO + MgO) painosuhde summaan (FeO + Fe203) on 0,64.

Testitulokset on esitetty taulukossa 2.

38 7 8 1 25 tn •H i(Ö e w n} co rH Q) d co

-P co M

<U -H to

CO g -P

X -H CO

d CO -H

S X X

d ΛΗ U

P g 0) o r^oooooooooooo CO Dj .-ισ><τι.-ιοα3οοοοιηοο·*τ.-ι O C cNt-i(NmrocN<-HmrHnnfo

O fl} Q) i—I t—t i—I rH rH rH rH rH rH rH rH i—I

X G -P

O co

•H d *H

P «Dj 0) :cd

CO I

CO X

0) >i

CO -P

X co

>i -H

P M

co rH οιΗ^Γ-ΗΟΓ'-ιηαοΓοσίΉΐη

•H (1) Cd rHCNOOCNCNcTiaNOCOOOO

X Dj c#= P ^K^*****....** rH l d ifiinm'fini/i'f'ifaihniniii q> co o cd rocorororocorocNCNrororo

Dj co C P

CO -H_____ G cd cd

0) CD -H

•H o X LncNr'Voo^r-'^rcNcovDco Ό d » X ^nnoiinrot^^cN^rcNvo

•rH lO

CO 0) ·Η OOOOOOOniDrHrHO

Λί CO O) CO

0 d Λί rj ----- cn c co :cd -h cd -h-n M mmrHmoomcTicNr-moa) ΟΌ O Cd nCNCN'TCNCNCNOOCTiCXJOO^r X 2 P G Oj^·-------*·-'·'·^

X Cd -HQ) d OOOOOOOrHCNrHOO

d P Dj CO X

i—( d cd __J------ cd -ro .—.

Eh ·· ro

G ~ O

•H O <N

X tn <l) C g cp csffloiH^in^cDoinmco H cd + + ro^rOrHco^cNCNro^ooor·'

co co O O

co cd a) oooooooooooo cd u frj C G ^ '— •P o____—-— p . d ·· cd cd x

Du -P ro d co d) o

.«HO cm + ro G Λ rH O O

-P O G <C U> cn

0) d co + g a) inrHTtcOCNVOCMOOt^t^rHOO

01 ^ O CN + |*j CNrHOrHCOOrHOrOVOOrHO

X G O O + .....- - - - - ' ‘ O Cd -H -H Cd o oooooooooooo h p cd co u a) d CO Dj ^ Cu

P -H

•H ______ P cd

co cd 0) O

0) g O P rHco'S’invor^oocriOrHCNro^'

EH O j« C rH rH rH rH rH

39 7 8 1 25

I I

X X

P 0) P

οι Ό to >l£-rl p 3 x

>i to rH

M3 :rö a) -«r^r^^rmoooocrifOoocNLno M ft H^iNooh^OmH r-σιοο

:(0 CN Ί· rH rH ΓΟ IN rH Ι-H

C :(0 G •η ε <o X Ό G

G G 3 0) •H dl <tJ 0) to to P to (0 I ι-n inmmoomoooLnoo to -H moot^tJii-tooootTiorot^otJi

•Η -P rHOOOiHOOO'S'^tNtNO

β *0 t—I rH rH fH rH iH iH rH rH rH rH r-I

to a u h b o 3 :(0

to fH

m "f ro h e n in γηγ^οο I to OfHtor^H’oofomHvooH· I Η -P 04 *"»>**-*'*'*»

G -rl <0 3rHCNrH(N(NrHrHCN<Tlinr~-Ln<N

(1) (d Οι (0 (N

01 P _________ •H G *·--—--

rH -rl p -H

rHpto P (NOOLntNnHtTifTCTiininin (0 <0 rö 0) dp r0 i—I --f----'·'-'''·' O +J fto I (lHiiiiDininiiiDfiOiffiJiNin X 0)30)03 σισισισισισισιιοιηοοοισι

P E X G G X

(0 IH ____ -

I G

(N 0) 0) c

e 0) -H

O 01 -H

A! (0-HP ofom^rcovoooor-ioocotH

y - 4-) h to o^tNinintNm^tNr^-cMtyiLn 3<0 3-H ft -h -

rH-P (0(03 OOOOOOOVOOOrHOO

3 03 P -P X

(0 (0____—— -

eh C

O I

3 Λ ·Η X 3 to

to X

Ο ·Η -P :(0 O)

-P -HP

O AJ(0 voroooororHooooCTtr^tNn G X <a ------------

0) g 6 t^r-oooo^r-ooinorHrHrovD

0) ·Η·<Η eioioiffiaimoioohoiaiin

P to rH

rH __,_________ d ‘ P dP I 0) c e c

0) 0) G

•H (0 0) -H

I—I Ή 0) *rl rH p-Hp cocNcrivoooinvor'-'rinooo (0 (drHtO ------------

P Cl, rH Q, 05f»IBIOnintfinH(M>fBN

0) 3 (0 3 σιίΤισισισισισιΓ'ιηΓ'Οοσι

S X P X

0) O

OP m^finvor^ootnorHCNroHj·

X G rH rH rH rH rH rH

40 78125

Esimerkki 8

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 3 esitetyllä tavalla paitsi, että käytettiin erittäin emäksistä sulaa kuonaa, jossa summan (SiC^ + A^O^) painosuhde summaan 5 (CaO + MgO + FeO + Fe203) oli 0,16 ja summan (CaO + MgO) painosuhde summaan (FeO + Fe2°3) oli 0,25.

Testitulokset on esitetty taulukossa 2.

Esimerkki 9

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 3 esitetyllä 10 tavalla paitsi, että käytettiin erittäin emäksistä sulaa kuonaa, jossa summan (SiO + A^O^) painosuhde summaan (CaO + MgO + Fe + Fe2C>3) oli 0,02 ja summan (CaO + MgO) painosuhde summaan (FeO + ^2^3) oli 0,24.

Testitulokset on esitetty taulukossa 2.

15 Esimerkki 10

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 3 esitetyllä tavalla paitsi, että käytettiin sulaa kuonaa, jossa summan (S1O2 + A^O-j) painosuhde summaan (CaO + MgO + FeO + ^2^3^ oli 0,38 ja summan (CaO + MgO) painosuhde summaan (FeO + 20 Fe2°3) oli °'38·

Testitulokset on esitetty taulukossa 2.

Esimerkki 11

Menettelyä sovellettiin esimerkissä 3 esitetyllä tavalla paitsi, että käytettiin sulaa kuonaa, jossa summan 25 (Si°2 + painosuhde summaan (CaO + MgO + FeO + Fe203) oli 0,67 ja summan (CaO + MgO) painosuhde summaan (FeO +

Fe2°3^ °ϋ °'40.

Testitulokset on esitetty taulukossa 2.

Esimerkki 12 30 Menettelyä sovellettiin esimerkissä 3 esitetyllä tavalla paitsi, että käytettiin erittäin emäksistä sulaa kuonaa, jossa summan (Si02 + A^O^) painosuhde summaan (CaO + MgO + FeO + F^C^) oli 0,07 ja summan (CaO + MgO) painosuhde summaan (FeO + Fe203) oli 0,85.

35 Tulokset on esitetty taulukossa 2.

li 41 78125

Esimerkki 13

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 3 esitetyllä tavalla paitsi, että käytettiin erittäin emäksistä sulaa kuonaa, jossa summan (SiC>2 + A1203) painosuhde summaan 5 (CaO + MgO + Fe + Fe2C>3) on 0,11 ja summan (CaO + MgO) painosuhde summaan (FeO + Fe203) on 0,09.

Testitulokset on esitetty taulukossa 2.

Esimerkki 14

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 3 esitetyllä 10 tavalla paitsi, että käytettiin erittäin emäksistä sulaa kuonaa, jossa summan (Si02+ A^O^) painosuhde summaan (CaO + MgO + FeO + Fe203) oli 0,08 ja summan (CaO + MgO) paino-suhde summaan (FeO + Fe203) oli 0,76.

Testitulokset on esitetty taulukossa 2.

15 Kuten taulukosta 2 ilmenee, kokeissa 3 - 9 ja 14, joissa kuonan aineosien painosuhde ilmaistuna piidioksidin ja alumiinioksidin summaan kalsiumoksidin, magnesiumoksi-din, ferri- ja ferro-oksidien summaan, on alueella 0,01 -0,33 ja kalsiumoksidin sekä magnesiumoksidin summan paino-20 suhde ferri- ja ferro-oksidien summaan on alueella 0,19 -0,76, on mahdollista saavuttaa hyvät prosessiparametrit, nimittäin: - suuri kuparipitoisuus metallisessa kuparissa ja sinkki-pitoisuus sinkkisublimaateissa saavutetaan raudan pienellä 25 pelkistysasteella metalliseksi raudaksi; - kuparin ja sinkin pieni pitoisuus niistä puhdistetussa kuonassa saavutetaan sulatteen käsittelyssä kiinteällä hiilipitoisella materiaalilla; - raudan pieni siirtymisaste metalliseen kupariin, mikä 30 tuo sulamislämpötilan lähelle puhtaan metallisen kuparin sulamispistettä (1083°C).

Tämä prosessiominaisuuksien yhdistelmä sallii kupari- ja kupari/sinkkisulfidirikasteiden tehokkaan käsittelyn suorittamisen, jolloin saadaan metallista kuparia, 35 sinkkisublimaatteja ja kuparin ja sinkin suhteen köyhää kuonaa edellä mainittujen sulfidirikasteiden hapettavan pasutuksen ja sulattamisen jälkeen.

42 781 25

Kokeissa 10 - 13 ei saavutettu vastaavia tuloksia kuparin ja sinkin pienen talteenottoasteen vuoksi su-latustuotteissa; siten kuparin ja sinkin jäännökset kuonassa olivat suuret, koska saatiin heikkolaatuista metal-5 lista kuparia (kupari/rauta-seosta), jonka sulamislämpö-tila oli 1200 - 1430°C.

Esimerkki 15

Alkuperäistä kupari/sinkki-sulfidirikastetta, joka sisälsi seuraavat aineosat painoprosentteina: ^ kuparia 22,08 sinkkiä 8,69 lyijyä 1,59 rautaa 24,41 rikkiä 32,71 15 piidioksidia 1,25 kalsiumoksidia 1,01 magnesiumoksidia 0,05 alumiinioksidia 0,03 sekoitettiin kalkkikiven kanssa, joka oli murskattu pienem-20 pään kuin 1 mm osaskokoon ja jonka määrä oli 15,3 paino-% laskettuna puhtaana kalsiumoksidina sulfidilähtömateriaalin painosta. Saatu seos kuivattiin noin 1 painoprosentin kosteuspitoisuuteen. Kuivattua panosta syötettiin jatkuvasti sekoittimeen, jossa se sekoitettiin jatkuvasti syötetyn, 25 uudelleenkäytettävän pölyn kanssa, jota saatiin puhdistettaessa kaasuja liekkisulatuksen aikana. Panoksen ja pölyn muodostamaa seosta suspendoitiin kaupallisen hapen virtaan happipolttimen avulla ja sitä johdettiin jatkuvasti sulatusuuniin. Tämän panoksen ominaiskuormitus sulatustilassa 30 oli 50 tonnia neliömetriä kohti päivässä. Korkean lämpötilan vaikutuksesta panos syttyi hapen läsnäollessa ja suli sitten muodostaen erittäin emäksisen kuonan ja metallisen kuparin disperssin seoksen. Välittömästi liekin alapuolella liekkisulatustilassa disperssi seos erotettiin 35 kahdeksi kerrokseksi ominaispainojen mukaan, joista toinen oli metallista kuparia ja toinen sulaa kuonaa. Saatua metal- 43 781 2 5 lista kuparia ja kuonaa syötettiin jatkuvasti sähköuuniin ja liekkisulatuksessa muodostuneet kaasut johdettiin käsittelyyn pölyn puhdistamiseksi. Talteenotettua pölyä käytettiin uudestaan rikasteiden liekkisulatuksessa. Sähkö-5 uuniin saapuvaa erittäin emäksistä kuonaa, joka sisälsi 5,5 paino-% kuparia, 12 painoprosenttia sinkkiä, 2,2 painoprosenttia lyijyä, käsiteltiin kivihiilen kanssa, jota jaksottain lisättiin 33 kg suuruinen määrä tonnia kohti rikastetta puhtaana hiilenä laskettuna (kupari- ja sinkki-10 oksidien pelkistykseen tarvittavan stökiometrisen määrän lisäksi sen ylimäärä oli 12,7 kg tonnia kohti rikastetta). Erittäin emäksisessä sulassa kuonassa oleva kuparioksidi pelkistettiin hiilen avulla metalliseksi kupariksi, joka laskeutui sähköuunin pohjalle, jolloin metallinen lyijy 15 siirtyi osaksi siihen, sinkkioksidi pelkistyi metalliksi, joka höyrystyi ja poistettiin sitten yhdessä lyijyn jään-nösmäärän kanssa sähköuunista höyry/kaasu-faasina ja otettiin sitten talteen sen hapettamisen jälkeen hapettuneina sinkkisublimaatteina. Sinkin saanto sublimaatteina oli 2 20 48 kg/m /h. Metallinen kupari ja ei-rautametalleista köyh dytetty kuona poistettiin sähköuunista, minkä jälkeen kuona jäähdytettiin ilmassa nopeudella 2,5 astetta minuutissa. Sähköuunista poistettu kuona sisälsi 0,46 paino-% kuparia ja 0,75 paino-% sinkkiä. Toisin sanoen näiden metallien 25 häviöt kuonan kanssa olivat vastaavasti 1,13 ja 4,66 sulatukseen syötetyn kuparin ja sinkin määristä.

Testitulokset on esitetty taulukossa 3.

Esimerkki 16

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 15 esitetyllä 30 tavalla paitsi, että silikaattiflussia kvartsihiekan muodossa (jaekoko alle 0,5 mm) lisättiin edelleen panokseen emäksisten flussin läsnäollessa 0,45 painoprosentin suuruisena määränä laskettuna puhtaana piidioksidina sulfi-disesta lähtömateriaalista ja ei-rautametallit otettiin 35 lopuksi talteen köyhdytetystä kuonasta sen äkillisen hajoamisen jälkeen vaahdottamalla.

Testitulokset on esitetty taulukossa 3.

44 78125

Esimerkki 17

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 15 esitetyllä tavalla paitsi, että silikaattiflussia silikaattikuonan muodossa (jaekoko alle 10 mm) lisättiin erittäin emäksi-5 seen sulaan kuonaan, joka oli saatu alkuperäisen sulfiäisen kupari/sinkkirikasteen liekkisulatuksen aikana. Sili-kaattikuonaa, jota oli saatu metallista kuparia (36,3 painoprosenttia kuparia, 0,3 paino-% sinkkiä, 9,2 paino-% rautaa, 0,9 paino-% kalsiumoksidia, 45,5 paino-% piidioksidia) 10 puhdistettaessa, käytettiin 1,3 painoprosentin suuruinen määrä alkuperäisestä sulfidirikasteesta laskettuna ja ei-rautametallit poistettiin lopuksi kuonasta sen äkillisen hajaantumisen jälkeen vaahdottamalla.

Testitulokset on esitetty taulukossa 3.

15 Esimerkki 18

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 15 esitetyllä tavalla paitsi, että sinkkipitoista silikaattikuonaa (jaekoko alle 10 mm) käytettiin silikaattiflussina, jota lisättiin erittäin emäksiseen sulaan kuonaan, jota saa-20 tiin alkuperäisen sulfidirikasteen liekkisulatuksen aikana. Silikaattikuonaa, joka sisälsi 20,0 painoprosenttia sinkkiä, 0,64 paino-% kuparia, 20,8 paino-% rautaa, 14,7 paino-% kalsiumoksidia ja 21,65 paino-% piidioksidia, käytettiin 4,35 painoprosentin suuruinen määrä puhtaana piidi-25 oksidina alkuperäisestä sulfidirikasteesta ja ei-rautame-tallit poistettiin lopuksi kuonasta sen äkillisen hajaantumisen jälkeen vaahdottamalla.

Testitulokset on esitetty taulukossa 3.

Esimerkki 19 30 Menetelmää sovellettiin esimerkissä 15 esitetyllä tavalla paitsi, että ei-rautametallista köyhdytettyä silikaattikuonaa (jaekoko alle 10 mm) käytettiin silikaatti-flussina, joka lisättiin ei-rautametalleista köyhdytettyyn, erittäin emäksiseen sulaan kuonaan. Silikaatti-35 kuonaa, joka sisälsi 0,76 paino-% kuparia, 39,06 painoprosenttia rautaa, 33,38 paino-% piidioksidia, 8,72 paino- 45 781 2 5 prosenttia kalsiumoksidia, käytettiin 6,6 painoprosentin suuruinen määrä laskettuna puhtaana piidioksidina alkuperäisestä sulfidirikasteesta ja ei-rautametallit otettiin lopuksi talteen kuonasta sen äkillisen hajaantumisen 5 jälkeen vaahdottamalla.

Testitulokset on esitetty taulukossa 3.

Esimerkki 20

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 15 esitetyllä tavalla paitsi, että silikaattiflussia kvartsihiekan 10 muodossa (osaskoko alle 0,5 mm) lisättiin lisäksi panokseen emäksisten flussien läsnäollessa 7,7 painoprosentin suuruinen määrä laskettuna puhtaana piidioksidina alkuperäisestä sulfidimateriaalista ja ei- rautametallit otettiin lopuksi talteen kuonasta sen äkillisen hajaantumi-15 sen jälkeen vaahdottamalla.

Testitulokset on esitetty taulukossa 3.

Esimerkki 21

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 18 esitetyllä tavalla paitsi, että ei-rautametalleista köyhdytetty kuona 20 jäähdytettiin lämpötilaan, jossa se jähmettyi täydellisesti, nopeudella 60 astetta minuutissa.

Testitulokset on esitetty taulukossa 3.

Esimerkki 22

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 18 esitetyllä 25 tavalla paitsi, että ei-rautametalleistä köyhdytetty kuona jäähdytettiin lämpötilaan, jossa se jähmettyi täydellisesti, nopeudella 70 astetta minuutissa.

Ei-rautametallien lopullista talteenottoa kuonasta vaahdottamalla ei suoritettu, koska ei tapahtunut köyh-30 dytetyn kuonan äkillistä itsehajaantumista.

Testitulokset on esitetty taulukossa 3.

Esimerkki 23

Menetelmää sovellettiin esimerkissä 18 esitetyllä tavalla paitsi, että ei-rautametalleista köyhdytetty kuona 35 jäähdytettiin lämpötilaan, jossa se jähmettyi täydellisesti, nopeudella 0,5 astetta minuutissa.

Testitulokset on esitetty taulukossa 3.

46 781 25

Taulukko 3

Testitulokset tutkittaessa olosuhteita, jotka esiintyvät kuonan äkillisessä itsehajaantumisessa.

Koe Köyhdytetyn kuonan Jäähdytysno- Kuonan Kuonan muo- n koostumus, paini-% peus, jolla äkillinen dostumisno- köyhdytetty hajaantu- peus vaihees- --- kuona jääh- minen sa, jossa dytetään (kyllä sinkki ote-piidi- sink- kupa- lämpötilaan, tai ei) taan talteen oksidi ki ri jossa se kuonasta, jähmettyy, kg/nr/h _____°/min___ 1 2__3 4__5__6__7_ 15 2,3 0,75 0,46 2,5 ei 48,0 16 3,1 0,76 0,45 2,5 kyllä 46,2 17 4,7 0,77 0,43 2,5 kyllä 46,5 18 10,3 0,73 0,48 2,5 kyllä 53,7 19 14,5 0,75 0,49 2,5 kyllä 48,1 20 16,5 0,77 0,48 2,5 kyllä 42,0 21 10,3 0,73 0,47 60 kyllä 53,8 22 10,3 0,74 0,48 70 ei 53,9 23 10,3 0,74 0,48 0,5 kyllä 53,5 24 20,0 0,80 0,49 2,5 kyllä 40,5 i ______ 47 7 8 1 2 5

Taulukko 3 (j atkoa)

Koe Kuparin saanto Kuparipi- Kuparipi- Kupari- Lisäsaan-itsehajautu- toisuus toisuus häviöt to, kg/ vasta kuonasta vaahdotus- vaahdo- kuonan 1000 kg 5 vaahdotukses- rikastees- tusperis- mukana rikastet- sa, % sa, paino- sä, pai- vaahdo- ta % no-% tuksen jälkeen, % alku-peräises- _____tä__ 10 _1__8__9__10__11__12 15 ei talteenot- - - 1,13 toa 16 67 8,1 0,15 0,38 17 72 9,3 0,12 0,30 kupari: 10,8 15 18 73 15,2 0,13 0,38 sinkki: 38,2 19 71 14,9 0,14 0,35 kupari:!^ 20 75 15,1 0,12 0,34 21 66 11,3 0,16 0,47 sinkki: 20 38,2 22 ei talteen- - - 1,34 sinkki: ottoa 38,1 23 77 17,3 0,11 0,33 sinkki: 38,0 24 82_ 11,7_0,09 0,26 _ 25

Esimerkki 24

Menetelmä sovellettiin esimerkissä 15 esitetyllä tavalla paitsi, että silikaattiflussia kvartsihiekan muodossa (jaekoko alle 0,5 mm) lisättiin lisäksi panokseen sulfi-30 dirikasteen liekkisulatusta varten emäksisten flussien läsnäollessa 9,6 painoprosentin suuruinen määrä laskettuna puhtaana piidioksidina alkuperäisestä sulfidimateriaalista ja ei-rautametallit otettiin lopuksi talteen kuonasta sen äkillisen itsehajaantumisen jälkeen vaahdottamalla.

35 Useita vaikeuksia havaittiin liekkisulatusvaiheessa ja käsiteltäessä sulaa kuonaa kiinteällä hiilipitoisella materiaalilla, mitkä vaikeudet aiheutuivat 20 paino-% pii- 781 25 48 dioksidia sisältävän erittäin emäksisen kuonan korkeasta sulamislämpötilasta. Täten säätämällä erittäin emäksistä kuonaa voitiin valvoa lämpötilaolosuhteita prosessissa.

Testitulokset on esitetty taulukossa 3.

5 Kuten taulukosta 3 voidaan havaita, kuonan äkilli nen itsehajaantuminen tapahtuu, jos piidioksidipitoisuus siinä on suurempi kuin 3 painoprosenttia. Kuitenkin tämän pitoisuuden suurentaminen suuremmaksi kuin 16 paino-% on epäedullista, koska se aiheuttaa vaikeuksia prosessikul-10 kuun. Täten piidioksidin pitoisuuden ylärajan ei-rauta-metalleista köyhdytetyssä kuonassa on havaittu olevan 16 painoprosnttia. Taulukosta 1 ilmenee, että kuonan äkillinen hajaantuminen tapahtuu, jos jäähtymisnopeus täydelliseen jähmettymiseen asti ei ole suurempi kuin 60 astetta 15 minuutissa. Kuonan jäähdyttäminen nopeudella, joka on pienempi kuon 0,5 astetta minuutissa on myös epäsuotavaa, koska sulatteen jäähtymisaika on pitempi kuin 10 tuntia.

Tässä tapauksessa silikaattiflussia voidaan lisätä joko panokseen, jota käytetään rikasteen liekkisula-20 tukseen, emäksisen flussin kanssa tai erittäin emäksiseen sulaan kuonaan, jota saadaan liekkisulatuksesta ja syötetään jatkokäsittelyyn tai vielä erittäin emäksiseen sulaan kuonaan, josta ei-rautametallit on otettu talteen. Metallisen kuparin puhdistuksessa saatua silikaattikuo-25 naa voidaan käyttää silikaattiflussina; ei-rautametalleis-ta köyhdytettyä silikaattiflussia voidaan myös käyttää yhdessä silikaattiflussin kanssa, jota tavallisesti käytetään tähän tarkoitukseen.

Esimerkki 25 30 Menetelmää sovellettiin esimerkissä 15 esitetyllä tavalla paitsi, että panokseen lisättiin kalsiumoksidia 13,7 painoprosentin suuruinen määrä laskettuna puhtaana kalsiumoksidina alkuperäisestä sulfidimateriaalista mukaanluettuna 2,5 painoprosentin suuruinen määrä siitä 35 dolomiittia, joka oli murskattu etukäteen alle 1 mm 49 781 25 osaskokoon, ja magnesiumoksidia lisättiin myös panokseen 1/6 painoprosentin suuruinen määrä alkuperäisestä sulfi-dirikasteesta laskettuna. Täten kalsiumoksidin ja magne-siumoksidin kokonaispitoisuus oli 15,3 paino-% alkuperäi-5 sestä sulfidirikasteesta.

Tulokset on esitetty taulukossa 4, jossa on myös esitetty vertailuna esimerkin 15 tulokset.

Kuten taulukosta 4 voidaan havaita, dolomiitin lisäys panokseen yhdessä kalkkikiviflussin kanssa niin, 10 että saadaan erittäin emäksinen sula kuona, joka sisältää noin 3 painoprosenttia magnesiumia, sallii perusmenetelmän parametrien huomattavan parantamisen.

Esimerkki 26 Tämä esimerkki suoritettiin tarkoituksella paran-15 taa tulenkestävän magnesiittia ja kromimagnesiaa olevan kuonan kykyä vastustaa erittäin emäksisten sulien kuonien vaikutusta käyttäen erilaisia magnesiumoksidipitoisuuksia siinä.

Käytettiin erittäin emäksistä sulaa kuonaa, josta 20 ei-rautametallit oli poistettu ja jonka koostumus paino prosentteina oli seuraava: kuparia 0,43 sinkkiä 0,77 rautaa 44,2 25 kalsiumia 27,9 piidioksidia 4,67 magnesiumoksidia 0,09

Magnesiumoksidia lisättiin tähän kuonaan niin, että saatiin kuonat, joiden magnesiumoksidipitoisuudet 30 painoprosentteina olivat seuraavat: 0,09, 0,30, 0,50, 1,0, 2,0, 3,5 ja 4,0. Kuona sulatettiin ja kuumennettiin 1370°C lämpötilaan, minkä jälkeen magnesiittia (90 paino-% magnesiumoksidia) tai kromimagnesiaa (54 paino-% magnesium-oksidia ja 16 paino-% kromioksidia) oleva sylinterimäinen 35 tulenkestävä tanko upotettiin sulatteeseen ja sitä pyöritettiin sitten nopeudella 5 kierrosta sekunnissa. Tulen- so 78125 kestävän materiaalin liukenemisnopeus sulatteeseen yksikköä kohti näkyvää (geometrista) pintaa laskettiin sulatteen koostumuksen muutosten ja käytetyn sylinterimäisen kappaleen koon muutoksen mukaan.

5 Testitulokset on esitetty taulukossa 5.

Taulukko 4

Magnesiumoksidin vaikutus menetelmän perusominai- suuksiin sulfidisia kupari/sinkki-rikasteita käsiteltäessä.

Koe Ominaisuudet Esim. 15 Esim. 25.

10 nro_ 1_2_3_4_ 1 tuotantonopeus panoksen suhteen, t/m2/d 50 52 2 sinkin keskimääräinen sublimoi- 15 tumisnopeus käsiteltäessä kuonaa hiilipitoisella materiaalilla, kg sinkkiä m kohti tunnissa 48 50,4 3 köyhdytetyn kuonan koostumus, paino-% kuparia 0,46 0,42 20 sinkkiä 0,75 0,69 magnesiumoksidia 0,11 3,14 4 kuonan mukana menetettyjen ei-rautametallien määrä kuparia 1,13 1,03 25 sinkkiä 4,66 4,29

Taulukko 5

Magnesiumoksidin pitoisuuden vaikutus erittäin emäksiseen kuonaan kuonan kestokyvyn suhteen tulenkestä- vän materiaalin kuonaan._ 30 Magnesiumoksidipitoisuus kuonassa, paino-% 0,09 0,30 0,50 1,0 2,0 3,5 4,0

Tulenkestävien materiaalien liukenemisnopeus V. 106 g/cm2. s tulenkestävä 9,25 8,75 3,60 2,04 1,40 0,95 0,95 35 magnesiitti tulenkestävä kromimagnesia 11,3 10,4 4,30 2,80 2,00 1,50 1,45 51 7812 5

Kuten taulukosta 5 voidaan havaita, magnesiittia ja kromimagnesiaa olevien tulenkestävien materiaalien vastustuskyky kasvaa magnesiumoksidipitoisuuden kasvaessa erittäin emäksisessä sulassa kuonassa suuremmaksi 5 kuin 0,5 painoprosenttia. Magnesiumoksidin kasvu suuremmaksi kuin 3,5 paino-% on epäsuotavaa, koska kestokyky kuonan suhteen kasvaa vain vähän.

Täten esimerkeistä 15 ja 25 sekä myös esimerkistä 26 seuraa, että dolomiitin lisääminen panokseen yhdessä 10 kalkkikivimateriaalin kanssa erittäin emäksisen sulan kuonan saamiseksi, joka sisältää 0,5 - 3,5 paino-% magne-siumoksidia, parantaa menetelmän ominaisuuksia ja metallurgisten yksiköiden tulenkestävien vuorausten kestokykyä keksinnönmukaista menetelmää sovellettaessa.

15 Esimerkki 27

Sulfidistä kupari/sinkki-lähtörikastetta, joka sisälsi 22,08 paino-% kuparia, 8,69 paino-% sinkkiä, 1,59 paino-% lyijyä, 24,41 paino-% rautaa, 32,71 paino-% rikkiä, 1,25 painoprosenttia piidioksidia, 1,01 paino-% kal-20 siumoksidia, 0,05 paino-% magnesiumoksidia ja 0,03 paino-% alumiinioksidia, sekoitettiin kalkkikiven, joka oli murskattu etukäteen pienempään kuin 1 mm osaskokoon, 15,3 painoprosentin suuruisen määrän kanssa laskettuna puhtaana kalsiumoksidina alkuperäisestä sulfidimateriaalista. Tä-25 ten valmistetty panos kuivattiin 1 painoprosentin kosteuspitoisuuteen (ks. esimerkki 15).

Saatua kuivaa panosta syötettiin jatkuvasti se-koittimeen, jossa se sekoitettiin uudelleenkäytettävän pölyn kanssa, jota otettiin talteen puhdistettaessa liek-30 kisulatuksen aikana muodostuneita kaasuja. Panoksen ja uudelleenkäytettävän pölyn seosta suspendoitiin kaupallisen hapen virtaan ja siirrettiin happipolttimen avulla sulatuskammioon. Ominaiskuormitus sulatustilassa oli 61 tonnia neliömetriä kohti päivässä. Korkean lämpötilan vai-35 kutuksesta panos syttyi ja suli sitten muodostaen erit- 52 7 8 1 25 täin emäksisen kuonan ja metallisen kuparin dispergoitu-neen seoksen. Disperssi seos erotettiin sitten ominaispainojen perusteella metalliseksi kupariksi ja erittäin emäksiseksi sulaksi kuonaksi, jota syötettiin jatkuvasti 5 sähköuuniin. Liekkisulatuksen aikana muodostuneet kaasut puhdistettiin pölyn saamiseksi, joka sitten palautettiin käytettäväksi liekkisulatuksessa. Sähköuuniin syötettyä erittäin emäksistä kuonaa käsiteltiin kivihiilellä. Kivihiilen kulutusta aikayksikössä vaihdeltiin niin, että 10 taattiin sinkki- ja lyijyhöyryjen pysyvä suuri pitoisuus sähköuunissa. Sinkki- ja lyijyhöyryjen pitoisuuden mittaamiseksi sähköuunissa höyry/kaasu-faasiin kohdistettiin gammasäteily kahta eri energiavuota käyttäen. Muutos sinkin ja lyijyn höyryjen pitoisuuksissa määritettiin sä-15 teilyn voimakkuuden muutoksen mukaan, minkä avulla säädettiin pelkistävän aineen syöttönopeutta. Kivihiilen kulutus oli 30 kg jokaista tonnia kohti rikastetta laskettuna puhtaan hiilen ja sinkin sekä kuparin oksidien pelkistykseen tarvittavan määrän lisäksi ylimäärä oli 20 9,7 kg tonnia kohti rikastetta. Erittäin emäksisessä sulassa kuonassa oleva kuparioksidi pelkistettiin metalliseksi kupariksi, joka laskeutui sähköuunin pohjalle. Sinkkioksidin pelkistyksessä muodostuneet metallisen sinkin höyryt poistettiin sähköuunista, minkä jälkeen ne 25 hapetettiin ja otettiin talteen hapettuneina sinkkisub- limaatteina. Uunin tuotantonopeus sinkin suhteen oli 59 2 kg/m /h. Metallinen kupari ja köyhdytetty kuona pois-tiin uunista.

Tämän esimerkin ja esimerkin 15 tulokset on esi-30 tetty taulukossa 6.

Kuten taulukosta 6 ilmenee, muodostettaessa riittävän suuret sinkin ja lyijyn höyryjen pitoisuudet erittäin emäksisen sulan kuonan käsittelytilaan kiinteän hiilipitoisen materiaalin kanssa on mahdollista paran-35 taa huomattavasti tuotantonopeutta kuonan köyhdytysvai- heessa ei-rautametalleista ja parantaa metallisen kuparin laatua siihen sisältyvän kuparipitoisuuden suhteen.

53 781 25

Esimerkki 28

Kuparisulfidirikastetta, jonka osaskoko oli pienempi kuin 74 ^um ja joka sisälsi 23,25 paino-% kuparia, 30,58 paino-% rautaa, 35,49 paino-% rikkiä, 0,15 paino-% 5 sinkkiä, 0,01 painoprosenttia lyijyä, 1,8 paino-% piidioksidia, 2,57 paino-i kalsiumoksidia, 1,44 paino-% alumiini-oksidia ja 0,99 paino-% magnesiumoksidia, sekoitettiin esimurskatun kalkkikiven (osaskoko pienempi kuin 1 mm) 20,0 painoprosentin suuruisen määrän kanssa laskettuna 10 puhtaana kalsiumoksidina alkuperäisestä sulfidirikastees- ta. Saatu panos kuivattiin sitten 1 painoprosentin kosteuspitoisuuteen (kts. esimerkki 1).

Saatua kuivattua panosta syötettiin jatkuvasti se-koittimeen, jossa se sekoitettiin uudellenkäytettävän 15 pölyn kanssa, jota syötettiin jatkuvasti sekoittimeen sen talteenoton jälkeen puhdistamalla liekkisulatuksessa muodostuneita kaasuja.Panoksen ja uudelleenkäytettävän pölyn seosta suspendoitiin kaupallisen hapen virtaan (390 Nm^/t rikastetta) ja syötettiin jatkuvasti happipolttimen avul-20 la sulatuskammioon, Sulatustilan ominaiskuormitus panoksen suhteen oli 50 tonnia neliömetriä kohti päivässä. Korkean lämpötilan vaikutuksesta panos syttyi ja suli muodostaen erittäin emäksisen kuonan (joka sisälsi 3,23 paino-% kuparia oksidina) ja metallisen kuparin disperssin seoksen. 25 Saatua seosta johdettiin koksikerroksen lävitse, jota oli lisätty sulatteen pinnalle 4,7 kg suuruinen määrä puhtaana hiilenä laskettuna jokasta tonnia kohti rikastetta (4,7 kg hiiltä on se stökiometrinen määrä, joka vaaditaan kuparioksidien pelkistykseen). Kun dispergoitunut erittäin 30 emäksinen kuona siirtyi koksikerroksen lävitse, sen sisäl tämä kuparioksidi pelkistyi metalliseksi kupariksi, joka liittyi rikasteen liekkisulatuksessa muodostuneeseen metalliseen kupariin.

Metallinen kupari ja erittäin emäksinen sula kuona 35 erotettiin niiden ominaispainojen mukaan sulatustilassa.

Saatu metallinen kupari poistettiin aika ajoin. Kuona, 54 7 8 1 2 5 joka sisälsi 0,93 paino-% kuparia, syötettiin sähköuuniin. Panoksen liekkisulatuksen aikana muodostuneet kaasut puhdistettiin pölyn saamiseksi, joka otettiin sitten talteen ja palautettiin käytettäväksi liekkisulatuksessa. Sähkö-5 uuniin syötetyn kuonan köyhdyfctämiseksi kuparista (sekä sinkistä ja lyijystä) koksimurskaa panostettiin jatkuvasti uuniin sulatteen pinnalle määrä, joka oli 5 kg puhtaana hiilenä laskettuna jokaista tonnia kohti rikastetta. Hiilen vaikutuksesta uuniin yhdessä erittäin emäksisen 10 sulan kuonan kanssa siirtynyt kuparioksidi pelkistyi metalliseksi kupariksi ja laskeutui sähköuunin pohjalle. Sähköuunin ominaiskuormitus kuonan suhteen oli 18 tonnia neliömetriä kohti 24 tunnin aikana. Kuonaa puhdistettaessa muodostunut hiilioksidi poistettiin sähköuunista 15 yhdessä pienen määrän kanssa sinkkihöyryjä, minkä jälkeen ne sekoitettiin ilman kanssa ja hapetettiin hiilidioksidiksi ja sinkkioksidiksi, joka sitten otettiin talteen pölynä. Metallinen kupari ja erittäin emäksinen sula kuona poistettiin aika ajoin valuttamalla sähköuunista (laitok-20 sen riittämömän tilavuuden vuoksi).

Metalliselle kuparille suoritettiin puhdistus, mitä varten kvartsin muodossa olevaa piidioksidia panostettiin sulan kuparin pinnalle 4 - 5 kg suuruinen määrä piidioksidia 1 kg kohti rautaa, minkä jälkeen sulan kuparin lävitse 25 puhallettiin ilmaa puhdistetun kuparin saamiseksi (joka sisältää 99,2 paino-% kuparia) ja silikaattikuonan saamiseksi, joka sisältää painoprosentteina: kuparia 36,6 sinkkiä 0,3 30 lyijyä ο,ι rautaa 9,2 kalsiumoksidia 0,9 alumiinioksidia 1,5 piidioksidia 43,5 35 Rikasteesta talteenotetun ja puhdistukseen syöte tyn metallisen kuparin kokonaismäärä oli 99,2 % ja rikasteen liekkisulatuksen aikana sekä disperssin erittäin 55 781 25 emäksisen kuonan koksikäsittelyn jälkeen saatu määrä oli 96,4 % ja erittäin emäksisen sulan kuonan käsittelyn aikana sähköuunissa saatiin talteen 2,84 % rikasteen mukana syötetystä kuparista. Kuparin pitoisuus metalleis-5 ta köyhdytetyssä kuonassa oli 0,19 paino-% ja sinkin pitoisuus siinä oli 0,09 paino-%.

Saadun metallisen kuparin ominaisuudet olivat seuraavat:

Rikasteen liekkisulatuksen aikana ja dispersin su-10 latteen koksikäsittelyssä saadun metallisen kuparin koostumus painoprosentteina oli seuraava: kuparia 98,0 rautaa 0,58 sinkkiä 0,001 15 lyijyä 0,007 rikkiä 0,31

Erittäin emäksisen kuonan käsittelyssä sähköuunissa saadun metallisen kuparin koostumus oli painoprosentteina seuraava: 20 kuparia 94,9 rautaa 2,42 sinkkiä 0,001 lyijyä 0,040 rikkiä 0,10 25 Molemmissa vaiheissa saadun metallisen kuparin keskimääräinen koostumus oli painoprosentteina seuraava: kuparia 97,85 rautaa 0,63 sinkkiä 0,001 30 lyijyä 0,007 rikkiä 0,30 Tämän esimerkin ja esimerkin 1 testitulokset on esitetty taulukossa 7.

Saaduista arvoista ilmenee, että käytettäessä 35 kiinteää hiilipitoista materiaalia disperssin erittäin 56 78125 emäksisen kuonan pelkistyksessä, on mahdollista suurentaa huomattavasti tuotantonopeutta vaiheessa, jossa emäksistä sulaa kuonaa käsitellään kiinteällä hiilipitoisella materiaalilla sähköuunissa, kun ei-rautametallit otetaan 5 siitä talteen.

Taulukko 6

Pelkistävän aineen panostusolosuhteiden vaikutus menetelmän perusominaisuuksiin._

Nro_Ominaisuudet__Esim. 15 Esim. 27 10 1_2_3_4 1. tuotantonopeus panoksen suhteen, t/m2/24 h 50 61 2. sinkin höyrystymisen keskimääräinen nopeus käsiteltäessä erittäin 15 emäksistä kuonaa hiilipitoisella 2 materiaalilla, kg si'nkkiä/m /h 48 59 3. köyhdytetyn kuonan koostumus, paino-% kuparia 0,46 0,42 20 sinkkiä 0,75 0,77 4. sinkin sublimaattien koostumus, paino-% sinkkiä 69,3 67,3 lyijyä 9,0 10,5 25 5. sublimaattien saanto, % sinkkiä 94,2 94,3 lyijyä 67,9 81,1 6. Metallisen kuparin koosutumus, paino-% kuparia 94,5 95,6 30 lyijyä 2,22 1,32 sinkkiä 0,91 0,79 rautaa 1,52 1,49 7. Kuparin saanto metallisena kuparina, % 98,85 98,95 57 7 8 1 25

Esimerkki 29

Sulfidista kupari/sinkki-rikastetta, jonka osas-koko oli pienempi kuin 74 ^um ja joka sisälsi 8,23 paino-% kuparia, 1,53 paino-% lyijyä , 18,69 paino-% sinkkiä, 5 21,41 paino-% rautaa, 34,22 paino-% rikkiä, 6,82 paino-% piidioksidia, 3,02 paino-% kalsiumoksidia, 0,35 paino-% alumiinioksidia ja 0,03 paino-% magnesiumoksidia, sekoitettiin sammutetun kalkin kanssa, jonka määrä oli 16,5 paino-% laskettuna puhtaana kalsiumoksidina alkuperäisestä 10 sulfidimateriaalista. Saatu panos kuivattiin sitten noin 1 painoprosentin kosteuspitoisuuteen.

Kuivattua panosta syötettiin jatkuvasti sekoitti-meen, jossa se sekoitettiin jatkuvasti uudelleenkäytettävän pölyn kanssa, jota syötettiin jatkuvasti sekoittimeen sen 15 talteenoton jälkeen puhdistettaessa kaasuja liekkisulatuk-sesta. Panoksen ja pölyn seosta suspendoitiin kaupallisen hapen virtaan ja johdettiin sen avulla happipoltinta käyttäen sulatuskammioon. Korkean lämpötilan vaikutuksesta panos syttyi hapen läsnäollessa ja suli sitten, jolloin saa-20 tiin erittäin emäksisen kuonan ja metallisen kuparin dis- perssi seos. Seos erotettiin ominaispainojen mukaan metalliseksi kupariksi ja erittäin emäksiseksi sulaksi kuonaksi. Erotettu metallinen kupari poistettiin ja sula kuona kaadettiin sähköuuniin. Panoksen liekkisulatuksen aikana muo-25 dostuneet kaasut puhdistettiin, jolloin saatiin pölyä, joka otettiin sitten talteen ja palautettiin käytettäväksi liekkisulatusmenetelmässä. Kuonan kaato lopetettiin, kun sen määrä oli 10 tonnia. Tällä hetkellä kuonan koostumus painoprosentteina oli seuraava: 30 kuparia 2,12 sinkkiä 16,92 rautaa 22,69 piidioksidia 7,22 kalsiumoksidia 20,69 35 alumiinioksidia 0,37 58 781 25

Kuonan kaadon päätyttyä panostettiin koksia 87, 8 kg suuruisina hiilimäärinä (25 % siitä stökiometrisestä määrästä, joka vaaditaan kuparin, sinkin ja lyijyn pelkistämiseen) jokaisen sulatepanoksen pinnalle sähköuuniin. Jo-5 kainen seuraava koksiosuus panostettiin vasta edeltävän täydellisen kulutuksen jälkeen reaktiossa, joka kesti noin 30 minuuttia. Välittömästi ennen hiilipitoisen materiaalin panostusta suoritettiin kuonan ja metallisen kuparin analyysit niissä olevien arvokkaiden aineosien määräämiseksi.

10 Sinkki- ja lyijyhöyryt, joita muodostui erittäin emäksisen kuonan käsittelyssä, poistettiin sähköuunista, minkä jälkeen ne hapetettiin ilmassa ja otettiin talteen sinkki-ja lyijyoksideina. Kuparin, sinkin ja lyijyn talteenoton jälkeen kuonasta poistettiin se sähköuunista.

15 Testitulokset on esitetty taulukossa 8.

Saaduista arvoista ilmenee, että hiilen stökiomet-risessä kulutuksessa ei-rautametallien häviöt kuonan mukana säilyvät verrattain suurina, kun taas käytettäessä hiiltä 20 - 25 % stökiometristä määrää enemmän on mahdollista 20 pienentää näiden metallien häviöitä 2 - 3,5 kertaa heikentämättä metallisen kuparin laatua. On huomattava, että annetussa esimerkissä sinkin keskimääräinen ominaistalteen-ottonopeus kuonasta, kun sen pitoisuus oli jälkimmäisessä 0,55 paino-%, oli 127 kg sinkkiä neliömetriä kohti tunnis- 2 25 sa (minimimäärä oli 81 ja maksimimäärä 177 kg/m /h). Tämä saavutettiin huolimatta siitä, että oksidien pelkistystä hidastettiin tarkoituksella pienentämällä sitä nopeutta, jolla kiinteää hiilipitoista materiaalia panostettiin sulatteen pinnalle.

59 78125

TauJ-ukko 7

Disperssin, erittäin emäksisen sulatteen käsittelyn vaikutus hiilipitoisella kiinteällä materiaalilla menetelmän perusominaisuuksiin._ 5 nro_Ominaisuudet_Esim. 1_Esim. 28 _1_2_3_4_ 1. ominaistuotantonopeus liek- 2 kisulatusvaiheessa, t/m /24 h 50 50 2. hapen virtausnopeus (100 % C^), 10 nm3/T 390 3. metallisen kuparin keskimääräi- 390 nen koostumus, paino-% kuparia 97,18 97,85 rautaa 0,22 0,63 15 ' sinkkiä 0,001 0,001 lyijyä 0,019 0,007 rikkiä 0,11 0,30 4. kuparin ja rikin saanto käsiteltävistä tuotteista, pai- 20 no-% kuparia metalliin 99,12 99,24 rikkiä kaasuihin 99,9 99,8 5. tuotantonopeus sähköuunissa kuonan suhteen sen käsittelyn aika- 25 na, t/m2/24 h 10 18 60 7 8 1 25

Taulukko 8

Hiilen kulutuksen vaikutus menetelmän ominaisuuksiin saatuna erittäin emäksisen kuonan käsittelyn aikana_

Nro Hiilen kulutus % stökiometrisestä 5 määrästä, mikä vaaditaan sinkin, ku parin ja lyijyn oksidien pelkistämi- __seen__ _0_25_50_75 1_2_3_4_5_6 10 1. Kuonan koostumus, paino-% kuparia 2,12 1,67 1,29 0,90 sinkkiä 16,92 13,9 9,50 6,25 lyijyä 1,65 1,03 0,57 0,28 15 rautaa 22,69 24,19 25,61 26,96 piidioksidia 7,22 7,82 8,37 8,77 kalsiumoksidia 20,7 22,2 23,3 24,6 2. Metallisen kuparin koostumus saatu- 20 na käsiteltäessä erittäin emäksistä sulatetta, paino-% kuparia - 91,9 91,9 89,0 sinkkiä - 0,33 0,84 1,27 25 lyijyä - 2,49 2,80 4,24 rautaa - 0,23 0,23 0,26 3. Kuparin häviö kuonan mukana, % 2,50 1,90 1,39 0,92 4. Sinkin häviö 30 kuonan mukana, % 90,5 69,8 43,6 24,8 ei 7812 5

Taulukko 8 (jatkoa)

Nro Hiilen kulutus % stökiometrisestä määrästä, joka vaaditaan sinkin, kuparin ja lyijyn oksidien pelkis- _tämiseksi. ____ 5__100_ 125 150_ 1 _7_8__9_ 0,55 0,24 0,16 3,27 0,55 0,58 10 1 0,09 0,03 0,01 28,22 29,33 29,30 9,12 9,32 9,32 25.6 _ 26.7_ 26,8 15 85,9 85,5 86,3 2 1,18 0,95 0,69 8,29 7,60 5,62 __0,22___2,11 20 l_Oiiä_°*S2_0.16 4 8,47 2,28 1,58

Claims (12)

62 781 25

1. Menetelmä rautapitoisten kupari- tai kupari/ sinkkisulfidirikasteiden käsittelemiseksi, joka menetelmä 5 käsittää rikasteiden sulatuksen suspensiona flussin ja hapen läsnäollessa, jolloin muodostuu kuonan, metallisen kuparin tai kuparikiven disperssi seos, sulaan kuonaan sisältyvien kupari- ja sinkkioksidien pelkistämisen kiinteän hiilipitoisen materiaalin avulla, jolloin muodostuu höyry/ 10 kaasuseos, joka sisältää sinkkihöyryä, metallista kuparia, ja ei-rautametalliköyhää kuonaa, ja höyry/kaasuseoksen ha-pettamisen ja muodostuneen sinkkioksidin poistamisen, tunnettu siitä, että flussina käytetään emäksistä flussia tai emäksisen flussin ja emäksisen silikaattiflus-15 sin seosta, jota syötetään sulatukseen määränä, joka riittää takaamaan sellaisen erittäin emäksisen sulan kuonan muodostumisen sulatuksen aikana hapen läsnäollessa, jonka piidioksidin ja alumiinioksidin summan painosuhde kalsiumoksi-din, magnesiumoksidin, ferrioksidin ja ferro-oksidin sum-20 maan on alueella 0,01 - 0,33 ja kalsiumoksidin ja magnesium-oksidin summan painosuhde ferrioksidin ja ferro-oksidin summaan on alueella 0,19 - 0,76, jolloin kiinteää hiilipitois-ta materiaalia käytetään määrä, joka ylittää sinkin ja kuparin pelkistykseen stökiometrisesti tarvitun määrän.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että ei-rautametalliköyhän erittäin emäksisen kuonan piidioksidipitoisuus pidetään alueella 3-16 paino-% silikaattiflussin avulla, minkä jälkeen sulate jäähdytetään lämpötilaan, jossa se jähmettyy täydellisesti, no-30 peudella 0,5 - 60°C/min, jolloin saadaan itsestään hajoavaa materiaalia, josta ei-rautametallit otetaan talteen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että emäksisenä flussina käytetään dolomiittia kalsiumpitoisen materiaalin kanssa ja että sitä 35 lisätään sulatukseen määrä, joka riittää muodostamaan erittäin emäksisen sulan kuonan, joka sisältää 0,5 - 3,5 paino-% magnesiumoksidia. s3 781 2 5

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sinkin pitoisuus höyry /kaasuseoksessa, jota muodostuu pelkistettäessä erittäin emäksistä kuonaa kiinteän hiilipitoisen materiaalin avulla, 5 pidetään maksimitasolla muuttamalla nopeutta, jolla tätä materiaalia syötetään pelkistysvyöhykkeeseen.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erittäin emäksisen sulan kuonan, metallisen kuparin tai kuparikiven disperssiä seosta käsi- 10 tellään kiinteällä hiilipitoisella materiaalilla, jota käytetään määrä, joka riittää takaamaan kuparioksidin pääosan pelkistyksen erittäin emäksisestä kuonasta.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että saatu metallinen kupari 15 puhdistetaan silikaattiflussin läsnäollessa, jolloin saadaan puhdistettua kuparia ja silikaattikuonaa.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metallinen kupari, jota saadaan rikasteiden sulatuksessa suspensiona hapen läsnäol- 20 lessa, metallinen kupari, jota saadaan käsittelemällä erittäin emäksisen sulan kuonan ja metallisen kuparin tai kuparikiven disperssiä seosta hiilipitoisella materiaalilla sekä metallinen kupari, jota saadaan käsiteltäessä erittäin emäksistä sulaa kuonaa kiinteällä hiilipitoisella materiaa- 25 lilla, poistetaan erikseen.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 4, 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että silikaatti-flussina käytetään silikaattikuonaa, jota muodostuu metallisen kuparin puhdistuksessa.

9. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että silikaattiflussia syötetään rikasteen suspensiosulatukseen.

10. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että silikaattiflussia lisätään sulaan, 35 erittäin emäksiseen kuonaan, jota muodostuu rikasteen sus-pensiosulatuksessa. 64 781 25

11. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että silikaattiflussia lisätään ei-rautametalliköyhään, erittäin emäksiseen, sulaan kuonaan.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että silikaattiflussina käytetään ei-rautametalliköyhää silikaattikuonaa. tl 65 7 8 1 25