FI85506C - Autogen smaeltugn. - Google Patents

Description

1 85506

Liekkisulatusuuni

Keksinnön kohteena on liekkisulatusuuni ensisulat-teen valmistamiseksi kupari- tai nikkelisulfidimalmista, 5 joka sulatusuuni käsittää reaktiokuilun, reaktiokuilun yläosassa olevan rikasteen polttolaitteen, välineet hapettavan kaasun syöttämiseksi reaktiokuilun yläosaan, välineet jauhemaisen kupari- tai nikkelisulfidimalmirikasteen syöttämiseksi reaktiokuilun yläosaan, erotinlaite reak-10 tiokuilussa muodostuneen sulan pitämiseksi sisällään, jolla erotinlaitteella on ensimmäinen ja toinen pää ja katto, jolloin mainittu ensimmäinen pää on kytketty reaktiokuilun alaosaan, ja nousukanava, joka on kytketty mainittuun toiseen päähän 15 Liekkisulatusuuni, jossa käytetään sulfidirikastet- ta raaka-aineena ja jota kansanomaisesti kutsutaan "liek-kiuuniksi", omaa useita etuja verrattuna muihin sulatusuu-neihin ja toisaalta siinä esiintyy useita epäkohtia. Seu-raavassa esitellään tavanomainen liekkisulatusuuni kuparia 20 varten kuvioon 2 liittyen.

Liekkiuunissa 1 puhalletaan jauhemaista rikastetta 2 ja esikuumennettua ilmaa 3 yhdessä uunin reaktiokuiluun 5 uunin huipussa olevan rikasteen polttimen 4 kautta. Uunin kuilun sisäpuolella 5 rikki ja rauta, jotka ovat jau- 25 hetun rikasteen 2 palavia aineosia, reagoivat kuuman ilman 3 kanssa ja sulavat. Muodostunut sulate varastoidaan ero-tinlaitteeseen 6. Erotinlaitteessa 6, joka muodostaa säiliön sulatteelle, sulate jakaantuu tiheyserojen vuoksi ensisulatteeksi 7, joka on Cu2S- ja FeS-materiaalien seos ... 30 ja kuonaksi 8, joka sisältää pääasiassa 2FeO. Si02-materiaa-lia. Kuona 8 poistetaan kuonanpoistoaukon 9 kautta ja johdetaan sähköiseen kuonansulatusuuniin 10. Tällä välin en-sisulatetta 7 poistetaan ensisulatteen poistoaukon 11 kautta tarpeen mukaan konvertterissa, mikä muodostaa itse • 35 menetelmän seuraavan vaiheen.

2 85506 Tällä välin kuumaa jätekaasua 12 reaktiokuilueta 5 johdetaan erotinsäiliön 6 ja pystykanavan 13 lävitse ja jäähdytetään haihduttimessa 14. Kuona 8/ joka on saapunut sähköiseen kuonanpuhdistusuuniin 10, pidetään kuumennet-5 tuna lämmön avulla, joka muodostuu elektrodeille 15 johdetun sähkövirran avulla ja haluttaessa sekoitetaan sähköiseen kuonanpuhdistusuuniin 10 syötettyjen malmipalasten kanssa, minkä tuloksena kuparia saostuu edelleen uunin pohjalle ja vain jäännöskuona, joka sisältää kupariaine-10 osaa, poistetaan poistoaukon 16 kautta.

Tavanomaiseen liekkisulatusuuniin liittyy useita epäkohtia, kuten seuraavassa osoitetaan.

1) Koska lisäpolttoainetta käytetään reaktiokuilun 5 sisällä riittämättömän lämpösyötön täydentämiseksi, 15 reaktiokuilun 5 sisälle muodostuu verrattain korkea lämpötila raaka-aineena käytetyn rikasteen reaktiolämmön ja lisäpolttoaineen palamisen vaikutuksesta. Pyrittäessä lisäämään käsiteltävän rikasteen määrää aiheutuu reaktiokuilun 5 vaikeasti sulavien vuoraustiilien voimakasta kulu-20 mistä sulamisen vuoksi, mikä pakottaa rajoittamaan rikasteen määrää, joka johdetaan eteenpäin rikastepolttimon 4 lävitse ja joka käsitellään aikayksikössä, siinä määrin, että tiilien kuluminen sulamisen vaikutuksesta on siedettävä. Tämä tiilien kuluminen sulamisen vuoksi vastaa liki-25 main reaktiokuilun lämpökuormaa. Tämä häviö on huomattavan ·.. suuri, kun lämpökuormitus ylittää arvon 350 000 Kcal/m3.h.

Täten lämpökuormitus on edullisesti korkeintaan 250 000 : Kcal/m3.h.

Käsittelymäärän lisäys voidaan toteuttaa suurenta-* 30 maila reaktiokuilun sisäläpimittaa ja korkeutta. Koska tällöin reaktiokuilun pinta-ala kasvaa, kasvaa lämpösäteily ja lisäpolttoaineen määrä, joka käytetään lämpöhäviön korvaamiseen, kasvaa myös. Täten pelkästään lisäys reak-tiokuiluun, kuten edellä on esitetty, aiheuttaa välttä-: 35 mättä huomattavia vaikeuksia nykyisiin liekkiuuneihin.

3 85506

Tapana rikasteen kasvaneen määrän käsittelyn sallimiseksi voidaan käyttää menetelmää, joka perustuu happipitoisuuden suurentamiseen esikuumennetussa ilmassa 3 tai hapen rikastusasteen suurentamiseen. Myös tässä tapauk-5 sessa reaktiokuilun 5 sisällä muodostuu vielä korkeampia lämpötiloja. Häviöiden välttämiseksi vaikeasti sulavien tiilien sulaessa on käsiteltävän rikasteen määrällä oma ylärajansa.

2) Rikasteen polttimessa 4 jauhemaista rikastetta 2 10 ja esikuumennettua ilmaa 3 puhalletaan reaktiokuilun 5 tyhjään tilaan ja täten muodostunut sulate putoaa alaspäin pisaroina ja erottuu ensisulatteeksi ja kuonaksi erotin-säiliössä 6. Poistokaasu 12 liekkiuunista 1 sisältää siten suuren määrän pölyä. Tämä pöly kerääntyy pystykuiluun 13 15 osaan, joka yhdistää pystykuilun 13 ja lauhduttimen 14 ja lauhduttimen 14 sisäpuolelle ja muodostaa esteen kaasun kululle.

Koska pöly sisältää arvokkaita metalleja, otetaan se talteen lauhduttajassa ja sähköstaattisessa saostus-20 laitteessa ja palautetaan liekkiuuniin 1 siihen syötettävän rikasteen 2 mukana. Kun talteenotettua pölyä, joka on hapettunut edelleen ja jonka poltettavuus on heikentynyt, käsitellään rikasteen polttimessa 4, tarvittava lisäpolt-toaineen määrä kasvaa ja palamattoman pölyn sulamispiste 25 on korkea. Täten poistokaasuun liittyneen ja uunista poistetun pölyn osuus kasvaa pölymäärän kasvaessa.

3) Pyrkimys käsiteltävän rikastemäärän suurentamiseksi rikasteen polttimessa 4 aiheuttaa muutoksen optimaaliseen kaasun virtausnopeuteen reaktiokuilun 5 sisällä.

- 30 Siten edellä kohdassa 2 esitetty pölyn muodostumismäärä kasvaa. Siten pölyn muodostumismäärän rajoittamista varten rikasteen määrällä, mikä johdetaan rikasteen polttimen lävitse käsittelyä varten, on oma ylärajansa.

4) Reaktiokuilun 5 täyttää hapettava atmosfääri. 35 Erikoisesti matalan lämpötilan alueessa, jossa rikasteen 4 85506 polttimon 4 lävitse puhallettu jauhemainen raaka-aine ei vielä ole kuumentunut riittävästi etukäteen annetulle tasolle, on taipumus muodostua magnetiittia. Magnetiitti aiheuttaa lukuisia esteitä uunin toiminnalle. Esimerkiksi 5 magnetiitti suurentaa kuonan viskositeettia, vaikeuttaa kuonan erottamista ensisulatteesta ja suurentaa kuparin pitoisuutta kuonassa. Lisäksi koska magnetiitin tiheys on suuri, se laskeutuu ja kerääntyy arinalle, suurentaa arinan pinta-alaa ja pienentää arinan käytettävissä olevaa 10 tilavuutta. Lisäksi magnetiitti yhdistää itseensä muita oksideja, erikoisesti Cr203 ja muodostaa suuren viskositeetin omaavaa kuonaa välikerroksena ensisulatteen ja kuonan väliin ja vaikeuttaa ensisulatteen erottamista kuonasta. Edellä mainitun suuriviskoosisen kuonan sulamispiste 15 on korkea ja sen viskositeetti suuri ja tekee siten kuonan poiston kuonanpoistoaukon 9 kautta vaikeaksi.

Tavanomaiseen liekkiuuniin liittyvien, edellä esitettyjen epäkohtien poistamiseksi on tämän keksinnön kohteena liekkisulatueuuni, jossa pystytään suurentamaan kä-20 siteltävän rikasteen määrää tarvitsematta suurentaa kokoa nykyisten liekkisulatusuunien kokoa suuremmaksi.

Tämän keksinnön muut kohteet ja luonteenomaiset piirteet ilmenevät keksinnön seuraavassa esiteltävästä esittelystä mukaan liitettyihin piirroksiin viitaten.

25 Piirrosten kuvio 1 on kaavioesitys tyypillisestä, esillä olevan keksinnön mukaisesta liekkisulatusuunista ja kuvio IA sekä IB ovat suurennettuja esityksiä kuviossa 1 esitetystä laskuputken syöttöpäästä. Kuvio 2 on kaaviollinen esitys tavanomaisesta liekkisulatusuunista.

- 30 Edellä olevien tavoitteiden toteuttamiseksi kek sinnön mukaiselle liekkisulatusuunille on tunnusomaista, että liekkisulatueuuni sisältää ainakin yhden kuluvan pu-hallusputken, joka ulottuu alaspäin erotinlaitteen katon läpi mainitun reaktiokuilun ja nousukanavan välissä, väli- « · · 35 neet jauhemaisen raaka-aineen, joka sisältää kupari- tai 5 85506 nikkelisulfidixnalmirikastetta, syöttämiseksi jokaiseen puhallusputkeen ja purkamiseksi kohti erotinlaitteessa olevaan sulaan, välineet reaktiokaasun syöttämiseksi samanaikaisesti ja purkamiseksi kohti erotinlaitteessa ole-5 vaan sulaan, ja välineet, jotka on kytketty kuhunkin puhallusputkeen siirtämään tätä alaspäin erotinlaitteeseen kun puhallusputken alapää kuluu erotinlaitteessa. Liek-kisulatusuunin suositeltavia suoritusmuotoja on esitetty oheistetuissa patenttivaatimuksissa.

10 Seuraavassa esitellään tämän keksinnön mukainen eräs suoritusmuoto kuvioon 1 viitaten. Kuten kuviossa 1 on esitetty, tämän keksinnön mukainen liekkisulatusuuni on samanlainen kuin tavanomainen vastavirtatyyppinen uuni siinä suhteessa, että se on varustettu reaktiokuilulla 5, 15 johon on keskeisesti sijoitettu rikasteen poltin 4, las-keutusastia 6 ja nousukanava 13. Laskeutus- tai erotusas-tia 6 on varustettu kannella, jossa olevan aukon 17 lävitse voidaan sijoittaa laskuputki. Laskuputken 18 pää on sijoitettu tämän aukon 17 lävitse siten, että se puhaltaa 20 jauhemaista raaka-ainetta 19 ja kaasua 20 reaktiota varten ja haluttaessa lisäpolttoainetta 21 sulaan kuonaan 8 tai ensisulatteeseen 7, jotka ovat kerääntyneet laskeutus-astian 6 sisälle. Näin käytettyjen laskuputkien 18 lukumäärä voi olla yksi tai kaksi tai useampia riippuen las-25 keutusastian 6 lävitse syötetyn jauhemaisen raaka-aineen määrästä. Laskuputki 18 on kuluvaa tyyppiä niin, että sitä voidaan vähitellen laskea alemmaksi, kun sen syöttöreuna kuluu ja voidaan se lopuksi korvata uudella. Laskuputki 18 voi myös olla kulumatonta tyyppiä siten, että se kiinni-30 tetään kuonan 8 yläpuolelle asemaan, jossa laskuputken syöttöreuna on noin 400 - 500 mm etäisyydellä kuonan tasosta.

Tämän keksinnön mukaisen liekkisulatusuunin mukaan reaktiokuiluun 5 syötetty jauhemainen rikaste 2 sulaa : 35 reaktion vaikutuksesta kaasun 3 kanssa ja muodostunut su- 6 85506 late eroaa tlheyseron vaikutuksesta kuonaksi 8 ja ensi-sulatteeksl 7 laskeutusastlassa 6. Reaktlokulluesa 5 muodostunut jätekaasu johdetaan laekeutusastlan 6 tyhjän tilan ja pystykanavan 13 kautta lauhduttlmeen 14.

5 Tällä välin laekeutusastlan 6 kannen aukon 17 lä vitse työnnetty laskuputki 18 sallii jauhemaisten raaka-aineiden 19, kuten rikasteen, uudestaan käytettävän pölyn, kuparipitoisen materiaalin ja juoksutteen, reaktiokaasun 20 kuten ilman tai happirikasteisen ilman sekä haluttaessa 10 lisäpolttoaineen 21 kuten raskasöljyn tai kivihiilipölyn tai koksin puhaltamisen laskeutusastian 6 sisällä olevaan sulatteeseen. Laskuputken 18 syöttöpää on upotettu hieman sulatteen pinnan alapuolelle niin, että jauhemaisten raa-kamateriaalien 19, reaktiokaasun 20 jne pakotettu virtaus 15 muodostaa syvennyksen sulatteen pinnalle (kuten kuviossa IA on esitetty). Jos jauhemaisia raakamateriaaleja ja reaktiokaasua puhalletaan suurella nopeudella, voidaan laskuputken syöttöpää pitää erillään sulatteen pinnasta, kuten kuviossa IB on esitetty.

20 Laskuputken syöttöpään lävitse täten puhalletut jauhemaiset raaka-aineet siirtyvät välittömästi sulatteeseen, reagoivat sulatteen kanssa ja liukenevat. Tällöin muodostunut poistokaasu poistetaan pystykanavan kautta yhdessä reaktiokuilussa 5 muodostuneen poistokaasun kans-25 sa.

Tämän keksinnön mukainen liekkisulatusuuni antaa rikasteen huomattavan suuren sulatuskapasiteetin verrattuna tavanomaiseen liekkiuuniin, koska se sallii saman rikastemäärän syöttämisen rikasteen polttimen lävitse ja 30 sulattamisen uunikuilussa kuin tavanomainen liekkisulatus uuni ja sallii rikasteen lisämäärän syöttämisen laskuputken kautta ja sen sulattamisen. Tässä tapauksessa reaktiomuotoon, joka malmissa tapahtuu reaktiokuilun sisällä, ei laskeutusastiassa käytetty laskuputki vaikuta. Reaktion V 35 sallitaan edetä optimiolosuhteissa.

7 85506

Kun poistokaasu, jota muodostuu reaktiokuilussa ja joka sisältää suuren määrän pölyä, siirtyy laskeutusas-tiassa tyhjän tilan kautta, siirtyy se sulatteen roiskeen ylitse, minkä laskuputken kautta johdettu pakotettu vir-5 taus aiheuttaa. Koska osa pölystä kiinnittyy mekaanisesti metallipisaroihin, pystykanavasta poistuvan poistokaasun pölypitoisuus pienenee vastaavasti ja pölyn aiheuttamat hankaluudet pystykuilussa, lauhduttajassa ja niitä yhdistävässä osassa vähenevät. Kunnes magnetiitti, jota muo-10 dostuu rikasteen reaktiossa ja jota syötetään reaktiokui-lun lävitse, poistetaan kuona-aukon kautta, kuona, joka sisältää suuren viskositeetin omaavan kuonafaasin, sekoittuu voimakkaasti rikasteen ja reaktiokaasun vaikutuksesta, joita puhalletaan laskuputken kautta. Koska magnetiittia 15 suuren viskositeetin omaavassa kuonassa ei ole läsnä siinä tasapainotilassa, suuri osa magnetiittia poistuu, koska kuona homogenisoituu sekoittuessaan. Lisäksi magnetiitti vähenee edelleen reaktion 20 3Fe30A + FeS - lOFeO + S02 vaikutuksesta, mikä aiheutuu laskuputken lävitse puhalletun rikasteen sisältämästä FeS-materiaalista. Tuloksena kuparin häviö kuonaan alenee ja vaikeus kuonan poistami-25 seksi kuonan poistoaukon kautta suuren viskositeetin vuoksi poistuu.

Tämä keksintö poistaa edellä esitetyt tavanomaisessa liekkisulatusuunissa esiintyvät epäkohdat ja tuo myös mukanaan seuraavat edut.

30 1) Koska palamattomia raaka-aineita, kuten uudes taan käytettävää pölyä, jota on ensin käsitelty rikasteen polttimessa, voidaan puhaltaa laskuputken kautta sulatteeseen, palamattomien raaka-aineiden liukoisuus paranee ja : muodostuneen pölyn määrä alenee ja lisäpolttoaineen kulu- : 35 mismäärä rikasteen polttimessa alenee.

8 85506 2) Rikasteen määrää, joka johdetaan käsittelyä varten rikasteen polttimon lävitse, voidaan pienentää lisäämällä lisärikastetta laskuputken kautta. Haihtuvien epäpuhtauksien haihtuvuutta voidaan parantaa, koska reaktio 5 reaktiokuilussa voidaan suorittaa lämpötilassa, joka on korkeampi kuin tavanomaisessa uunissa käyttämällä suuremman happipitoisuuden omaavaa ilmaa. Täten tämän keksinnön mukainen liekkisulatusuuni sallii rikasteen käsittelyn, jonka epäpuhtauspitoisuus on suurempi kuin mitä voidaan 10 sietää tavanomaisessa uunissa. Edelleen haihtuvien epäpuhtauksien poistotehokkuuden voidaan odottaa parantuvan syötettäessä suuren epäpuhtauspitoisuuden omaavaa rikastetta rikasteen polttimen lävitse ja haihtuvien epäpuhtauksien pienen pitoisuuden omaavaa rikastetta lasiputken kautta.

15 3) Kuonan poistoaukon kautta poistettavan kuonan kuparipitoisuutta voidaan pienentää edelleen jopa määrään, joka sallii kuonanpuhdistusuunin käyttämättä jättämisen, puhaltamalla pelkistävää ainetta vaadittaessa lasiputken kautta.

20 Vaikka esillä olevaa keksintöä on esitelty sen mää rättyyn toteutukseen viitaten, on huomattava, että useita muutoksia ja modifikaatioita voidaan tehdä siihen poikkeamatta keksinnön hengestä ja alueesta, jotka on määritelty mukaan liitetyissä patenttivaatimuksissa.

25

Claims (6)

9 85506

1. Liekkisulatusuuni ensisulatteen (7) valmistamiseksi kupari- tai nikkelisulfidimalmista (19), joka sula- 5 tusuuni käsittää reaktiokuilun (5), reaktiokuilun yläosassa olevan rikasteen polttolaitteen (4), välineet hapettavan kaasun syöttämiseksi reaktiokuilun yläosaan, välineet jauhemaisen kupari- tai nikkelisulfidimalmirikasteen (18) syöttämiseksi reaktiokuilun yläosaan, erotinlaite (6) 10 reaktiokuilussa muodostuneen sulan pitämiseksi sisällään, jolla erotinlaitteella on ensimmäinen ja toinen pää ja katto, jolloin mainittu ensimmäinen pää on kytketty reaktiokuilun alaosaan, ja nousukanava (13), joka on kytketty mainittuun toiseen päähän, tunnettu siitä, että 15 liekkisulatusuuni sisältää ainakin yhden kuluvan puhal-lusputken (18), joka ulottuu alaspäin erotinlaitteen (6) katon läpi mainitun reaktiokuilun (5) ja nousukanavan (13) välissä, välineet jauhemaisen raaka-aineen (19), joka sisältää kupari- tai nikkelisulfidimalmirikastetta, syöttä-20 miseksi jokaiseen puhallusputkeen ja purkamiseksi kohti erotinlaitteessa olevaan sulaan, välineet reaktiokaasun (20) syöttämiseksi samanaikaisesti ja purkamiseksi kohti erotinlaitteessa olevaan sulaan, ja välineet, jotka on kytketty kuhunkin puhallusputkeen siirtämään tätä alaspäin 25 erotinlaitteeseen kun puhallusputken alapää kuluu erotinlaitteessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liekkisulatusuu-ni, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää välineet lisäpolttoaineen (21) syöttämistä varten jokaiseen 30 puhallusputkeen ja purkamiseksi kohti erotinlaitteessa olevaan sulaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liekkisulatusuuni, tunnettu siitä, että puhallusputken (18) alapää on upotettu hieman sulatteen pinnan alapuolelle niin, 35 että sulatteen pinnalle muodostuu syvennys, kun mainit- 10 8 5 506 tuja jauhemaisia raaka-aineita (19) ja mainittua reaktio-kaasua (20) puhalletaan puhallusputken syöttöpäästä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liekkisulatusuu-ni, tunnettu siitä, että mainitut jauhemaiset 5 raaka-aineet ovat rikastetta ja ne muodostuvat kierrätetystä pölystä, kuparipitoisesta materiaalista ja juoksutteesta .

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liekkisulatusuu-ni, tunnettu siitä, että mainittu reaktiokaasu 10 (20) on ilmaa tai hapella rikastettua ilmaa.

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen liekkisulatusuu-ni, tunnettu siitä, että mainittu lisäpolttoaine (21) on raekasöljyä tai kivihiilipölyä tai kivihiiltä tai koksia. 15 • 4 » • * • m * • - · m 11 85506