JPS62182230A - Reductive refining of material containing base metal - Google Patents

Reductive refining of material containing base metal

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JPS62182230A
JPS62182230A JP27509686A JP27509686A JPS62182230A JP S62182230 A JPS62182230 A JP S62182230A JP 27509686 A JP27509686 A JP 27509686A JP 27509686 A JP27509686 A JP 27509686A JP S62182230 A JPS62182230 A JP S62182230A
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、銅、ニッケルおよびコバルトの抽出冶金の分
野に関する。更に詳細には、本発明は、これらの金属を
含有する各種の原料および中間材料の還元製錬法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the field of copper, nickel and cobalt extractive metallurgy. More specifically, the present invention relates to reduction smelting methods for various raw materials and intermediate materials containing these metals.

技術の背景および問題点 一般に、卑金属を含有する原料および中間材料は、2つ
の主カテゴリーに分類できる。1カテゴリーは、非鉄卑
金属および実質量の鉄を含有する各種の原料および中間
材料を表わす。このような材料の還元製錬の主目的は、
非鉄卑金属をこれらの金属を金属および/または硫化物
形で含有する高濃縮液相に分離し、かつ大部分の鉄を経
済的に好都合なように非鉄金属を低い濃度しか含有しな
い廃棄スラグの形で排除することにある。
BACKGROUND OF THE TECHNOLOGY AND PROBLEMS In general, raw and intermediate materials containing base metals can be divided into two main categories. One category represents various raw materials and intermediate materials containing non-ferrous base metals and substantial amounts of iron. The main purpose of reductive smelting of such materials is
Separation of non-ferrous base metals into a highly concentrated liquid phase containing these metals in metallic and/or sulphide form, and most of the iron in the form of a waste slag containing only low concentrations of non-ferrous metals to make it economically advantageous. The goal is to eliminate it.

この種の冶金技術は、ニッケルラテライト鉱石、部分焙
焼硫化ニッケル精鉱、完全焙焼銅精鉱(暇焼物)、およ
び各種のポリメタリック原料または中間材料(ダストを
含めて)を処理する際に現在適用されている。非常に小
数の時代遅れの設備を除いては、この技術は、現在主と
して還元条件下での電気炉中で実施されている。
This kind of metallurgical technology is used in processing nickel laterite ore, partially roasted nickel sulfide concentrate, fully roasted copper concentrate (time-burned product), and various polymetallic raw materials or intermediate materials (including dust). Currently applied. With the exception of a very small number of outdated equipment, this technology is currently practiced primarily in electric furnaces under reducing conditions.

還元電気製錬は、非鉄金属を鉄から分離する点で全くを
効であることが立証されたとしても、このプロセスは、
大きい資本支出および操作費を伴う。更に、大抵の場合
に、供給材料の非常に注意深い高価な調製を必要とする
。例えば、ニッケルラテライト鉱石は、よく予備還元さ
れ、かつ予熱されなければならず;硫化ニッケル精鉱は
部分的かつ正確に脱硫され、並びに凝集されなければな
らず;銅暇焼物はできるだけ少ない硫黄含有を含有しな
ければならないなどである。更に、還元電気製錬法を使
用することを選択する非鉄金属製造業者は、電力を購入
するか自己の電カスチージョンを建設するかという選択
に直面する。第一の場合には、製造業者は電力の供給者
に経済的に依存するようになり、一方第二の場合には、
一層大きい資本支出が必要とされる。還元電気製錬テク
ノロジーのもう1つの欠点は、電気炉に供給すべき材料
が最もしばしば微粉砕であるのに対して、供給原料が例
えば団鉱またはベレットの形の密な低多孔度材料である
時に電気炉の最善の熱性能が達成されるという事実から
起こる。微粉砕材料が電気炉で還元製錬される時には、
多数の望ましくない現象、例えば供給材料への不良の熱
伝達、不必要な程高度のスラグ過熱および炉耐火壁への
熱流束、供給材料に添加される固体還元剤の時期尚早の
無用な燃焼、硫黄含有ガスの発生などが生ずる。
Even though reductive electrosmelting has proven to be quite effective in separating nonferrous metals from ferrous metals, this process
Involves large capital expenditures and operating costs. Furthermore, in most cases a very careful and expensive preparation of the feedstock is required. For example, nickel laterite ores must be well prereduced and preheated; sulfide nickel concentrates must be partially and precisely desulfurized as well as agglomerated; copper free-burning products must have as little sulfur content as possible. For example, it must be contained. Additionally, non-ferrous metal manufacturers who choose to use reductive electrosmelting are faced with the choice of purchasing power or constructing their own electrocasts. In the first case, the manufacturer becomes economically dependent on the supplier of electricity, while in the second case,
Greater capital expenditures are required. Another disadvantage of reductive electrosmelting technology is that the material to be fed to the electric furnace is most often finely ground, whereas the feedstock is a dense, low-porosity material, for example in the form of briquettes or pellets. This arises from the fact that sometimes the best thermal performance of electric furnaces is achieved. When pulverized materials are reduced and smelted in an electric furnace,
A number of undesirable phenomena, such as poor heat transfer to the feed, unnecessarily high slag overheating and heat flux to the furnace refractory walls, premature and unnecessary combustion of the solid reducing agent added to the feed, This may result in the generation of sulfur-containing gas.

最後に、例えばフラッシュ製錬に対立するものとしての
電気製錬は、非鉄金属の精鉱に含有される硫化物状硫黄
(sulNdic sul[’ur )の酸化からのエ
ネルギーを利用する能力が限定されており、それ故エネ
ルギー効率の良い方法ではない。更に、還元電気製錬は
、特に鉄およびシリカに関して供給材料およびスラグ組
成の変動に非常に敏感である融通性のない方法である。
Finally, electrosmelting, as opposed to flash smelting, for example, has a limited ability to harness energy from the oxidation of sulfide sulfur (sulNdic sul['ur) contained in nonferrous metal concentrates. and therefore not an energy efficient method. Furthermore, reductive electrosmelting is an inflexible process that is very sensitive to feedstock and slag composition variations, especially with respect to iron and silica.

非鉄卑金属を含有する材料の他のカテゴリーは、もしあ
っても実質量の鉄を含有しない各種の中間製品を表わす
。この場合の還元製錬の主目的は、実際上酸素を含まず
、かつ最終製品として、または更に他の処理、例えば精
錬または他の金属との合金化(場合次第で)のための半
製品として好適である溶湯を調製することからなる。こ
のカテゴリーの多数の材料のうちには、酸化ニッケル、
酸化コバルト、酸化銅、硫化銅または硫化ニッケルまた
はNiCu金属性物質とこれらの硫化物との混合物(例
えば、徐冷し、次いで粉砕したニッケルー鋼転炉マット
の分離からの精鉱)、各種の湿式製錬沈殿、例えば部分
酸化された銅セメント、ニッケルおよびコバルトの水酸
化物および/または炭酸塩、および多くの他のものを挙
げることができる。これらの物質も、大抵の場合、全く
微粉砕状である。それらは多数の方法で処理できるが、
古いテクノロジー、即ち反射炉製錬または転炉製錬か使
用されなければ、最もしばしば、それらも電気炉で還元
され、かつ製錬される。硫黄を排除する焙焼操作が、還
元製錬前に時々必要とされる。
Other categories of materials containing nonferrous base metals represent various intermediate products that do not contain substantial amounts, if any, of iron. The main purpose of reductive smelting in this case is practically oxygen-free and as a semi-finished product, either as a final product or for further processing, such as refining or alloying with other metals (as the case may be). It consists of preparing a suitable molten metal. Among the many materials in this category are nickel oxide,
Mixtures of these sulfides with cobalt oxide, copper oxide, copper sulfide or nickel sulfide or NiCu metallic substances (e.g. concentrates from the separation of slowly cooled and then ground nickel-steel converter mats), various wet Mention may be made of smelting precipitates, such as partially oxidized copper cement, nickel and cobalt hydroxides and/or carbonates, and many others. These materials are also often quite finely divided. They can be handled in a number of ways, but
If older technologies are not used, namely reverberatory furnace smelting or converter smelting, most often they are also reduced and smelted in electric furnaces. A torrefaction operation to eliminate sulfur is sometimes required before reductive smelting.

このように、微粉砕材料の還元製錬は、非鉄卑金属の冶
金において広い応用を有することが明らかである。還元
製錬は、大抵の場合、電気炉で実施され、このプロセス
は前に既述の多数の重大な欠点によって特徴づけられる
It is thus clear that reductive smelting of finely ground materials has wide application in the metallurgy of non-ferrous base metals. Reductive smelting is most often carried out in electric furnaces, and this process is characterized by a number of serious drawbacks, which have already been mentioned above.

非鉄卑金属を含有する材料の新しい還元製錬法を開発す
る際の主な動機は、資本支出および操作費を低減するこ
と、並びに主要なエンジニアリングおよび操作変化を施
す必要なしに各種の材料を処理する操作融通性を与える
ことに関する。新しいプロセスは、エネルギー効率が良
くかつ公害のないものであるべきである。同様に、取り
扱われるべき大部分の材料が既に微粉砕されているか必
要な時には容易に粉砕できるという事実の十分な利点を
とることができるべきである。
The primary motivation in developing new reductive smelting processes for materials containing non-ferrous base metals is to reduce capital and operating costs and to process a variety of materials without the need to make major engineering and operational changes. Concerning providing operational flexibility. New processes should be energy efficient and pollution free. Likewise, it should be possible to take full advantage of the fact that most of the materials to be handled are already pulverized or can be easily pulverized when necessary.

直接関連する従来技術 酸化鉱石または精鉱から鉄を製造する多数の新しい還元
製錬法が、近年開発されている。これらのうちの最も将
来存留な5つの方法が、Journal  of  M
etals、1982年6月、第39頁〜第48頁に発
表されたJ、  J。
Directly Related Prior Art A number of new reduction smelting processes for producing iron from oxidized ores or concentrates have been developed in recent years. The five most viable methods of these are published in the Journal of M
J, J. etals, June 1982, pp. 39-48.

ムーアによる論文[製鉄鋼のための新しい直接製錬法の
試験」において試験されている。これらの各々は、(1
)予熱および部分予備還元、(2)その後の最終還元お
よび溶融の連続2段法であり、得られる製品は高炭素溶
鉄である。
Tested in the paper by Moore [Testing a new direct smelting process for steelmaking]. Each of these is (1
) preheating and partial pre-reduction, (2) followed by final reduction and melting, the resulting product is high carbon molten iron.

これらの5つの方法のうち、INRED法は、本発明と
共通の若干の特徴を有しかつ非鉄金属を含有する酸化物
状材料を処理するのにも適していると主張されているの
で、特に興味がある。この方法は、Ironmakin
g  andSteelmaking、1979年、第
6巻第5号第235頁〜第244頁に発表されたH、I
Of these five methods, the INRED method is particularly preferred since it shares some features with the present invention and is also claimed to be suitable for treating oxide-like materials containing non-ferrous metals. be interested. This method uses Ironmakin
H, I published in G and Steelmaking, 1979, Vol. 6, No. 5, pp. 235-244.
.

エルバンダー、1.A、エデンウォールおよびS、  
C,J、ヘレスタムによる論文「微細粒酸化鉄および精
鉱のボリーデン・インレット製錬還元法」に前に詳述さ
れ、Iron  andSteel  Enginee
r、1982年4月、第57頁〜第80頁に発表された
I(、r、エルバンダーによる論文「インレット法−加
熱金属の回転製法」に後に詳述されている。
Elvander, 1. A. Eden Wall and S.
Previously detailed in the paper "Boliden Inlet Smelting Reduction Process for Fine Grained Iron Oxides and Concentrates" by C.J. Helestam, Iron and Steel Engineering
It is later described in detail in the article "Inlet Process - Rotational Manufacturing of Heated Metals" by Elvander I (, r., published in April 1982, pp. 57-80).

この方法においては、フラッシュ製錬炉および電気製錬
炉は、フラッシュ製錬炉を電気炉の」二に設置して組み
合わせて1つの反応器とする。この方法の第一段におい
て、微粉砕酸化鉄を石炭粉末およびフラックスと混合し
、それらの混合物をガス状酸素流中でフラッシュ製錬炉
に注入する。石炭を部分燃焼しかつ部分炭化してコーク
スとし、一方酸化物を溶融しかつ予備還元してウスタイ
ト(Fed)とする。
In this method, a flash smelting furnace and an electric smelting furnace are combined into one reactor by installing the flash smelting furnace on the second side of the electric furnace. In the first stage of the process, pulverized iron oxide is mixed with coal powder and flux, and the mixture is injected into a flash smelting furnace in a stream of gaseous oxygen. The coal is partially combusted and partially carbonized to coke, while the oxides are melted and pre-reduced to wustite (Fed).

この方法の第二段において、生成されているコークスを
含めて予備還元加熱材料を電気炉中で捕集する。溶融F
eOおよびコークスの粒子は、電気炉中に前に蓄積され
た装入物の表面上に落下し、その中に多量の半溶融高粘
稠ペースト塊を形成する。金属鉄へのウスタイトの還元
の吸熱反応のため、塊は迅速に1450℃に冷却する。
In the second stage of the process, the prereduced heated material, including the coke being produced, is collected in an electric furnace. Melting F
The particles of eO and coke fall onto the surface of the charge previously accumulated in the electric furnace and form a voluminous semi-molten highly viscous paste mass therein. Due to the endothermic reaction of the reduction of wustite to metallic iron, the mass cools rapidly to 1450°C.

電気炉内の装入物上方水準は、海綿鉄、コークス、未還
元溶融物および燃焼石炭からなる。FeOの最終還元お
よび海綿鉄の溶融は、電極の回りの下方水準で行なわれ
る。加熱金属は、部分的に沈められた床またはコークス
を含有するスラグ浴の下に捕集される。
The upper level of the charge in the electric furnace consists of sponge iron, coke, unreduced melt and burnt coal. The final reduction of FeO and melting of the sponge iron takes place at the lower level around the electrode. The heated metal is collected under a partially submerged bed or coke-containing slag bath.

フラッシュ製錬帯内での石炭の部分燃焼から生ずる廃ガ
スおよび電気炉から上がる一酸化炭素は、フラッシュ製
錬室の上部中の二次および三次酸素(secondar
y and tertiary oxygen )で燃
焼される。その結果、フラッシュ製錬室を去るガスの温
度は、約1900℃である。これらのガスの熱は、乾燥
スチームを製造するのに利用され、この乾燥スチームは
電気炉および酸素プラントに必要とされる電気エネルギ
ーを発生するのに使用される。
The waste gases resulting from the partial combustion of coal in the flash smelting zone and the carbon monoxide rising from the electric furnace are absorbed by secondary and tertiary oxygen in the upper part of the flash smelting chamber.
y and tertiary oxygen). As a result, the temperature of the gas leaving the flash smelting chamber is approximately 1900°C. The heat of these gases is utilized to produce dry steam, which is used to generate the electrical energy required for electric furnaces and oxygen plants.

熱をスチームから電気エネルギーに変換する効率は、約
35%である。
The efficiency of converting heat from steam to electrical energy is approximately 35%.

65%Fe赤鉄鉱精鉱を処理する際の石炭および酸素の
全消費量は、それぞれ精鉱の約40重量%および60重
量%である。これらの値において、プロセスはエネルギ
ー自足できる。
The total consumption of coal and oxygen when processing 65% Fe hematite concentrate is approximately 40% and 60% by weight of the concentrate, respectively. At these values, the process is energy self-sufficient.

INRED法の2つの重要な特徴、即ち(a)石炭粉末
が燃料としてとともに還元剤としても使用される唯一の
物質であること、および(b)精鉱−石炭−酸素ジエツ
ト中の条件が過剰の固体炭素が常時存在するような条件
であることが、記載されなければならない。供給石炭の
一部分のみが、燃焼される。従って、ジェット中での曝
気比(aeratlon ratio)は、50%未満
であり、それ故ジェット燃焼ガスはほとんど排他的に一
酸化炭素からなるにちがいない。これらの状況下では、
燃焼は非常に効率が悪く、ジェット火炎温度は100%
に合理的に近い曝気比を有することができる温度よりも
はるかに低い。
Two important features of the INRED process are that (a) the coal powder is the only material used as a fuel as well as the reducing agent, and (b) the conditions in the concentrate-coal-oxygen jet are excessive. Conditions must be stated such that solid carbon is present at all times. Only a portion of the feed coal is burned. Therefore, the aeration ratio in the jet is less than 50%, so the jet combustion gas must consist almost exclusively of carbon monoxide. Under these circumstances,
Combustion is very inefficient, jet flame temperature is 100%
much lower than the temperature you can have an aeration ratio reasonably close to.

INRED法の2つの修正法が、米国特許第4.087
,274号明細書および第 4.388.110号明細書に記載のように黄鉄鉱、磁
硫鉄鉱、黄銅鉱、法鉛鉱、ベントランド鉱などを含有す
る微粉砕硫化物状材料の処理法として提案された。
Two modifications of the INRED method are disclosed in U.S. Patent No. 4.087.
, No. 274 and No. 4.388.110, proposed as a method for treating finely pulverized sulfide-like materials containing pyrite, pyrrhotite, chalcopyrite, pyrrhotite, bentlandite, etc. It was done.

米国特許第4.087□ 274号明細書によれば、方
法は、一方を他方の上に垂直に位置決めされた3つの連
続的に連結された反応帯で行われる3連続段階からなる
。反応器の最上部である第−帯において、金属硫化物含
有材料を酸素での燃焼(酸化)に付し、それによって製
造される加熱金属酸化物含有材料は下方に落下して第二
帯に入る。
According to US Pat. No. 4,087□274, the process consists of three successive stages carried out in three successively connected reaction zones, one vertically positioned above the other. In the top zone of the reactor, the metal sulfide-containing material is subjected to combustion (oxidation) with oxygen, and the heated metal oxide-containing material thereby produced falls downward to the second zone. enter.

第二帯において、微粉砕固体炭素質還元剤を酸素含有ガ
ス流に導入し、その一部分をコークスに変換しながら還
元剤の部分燃焼のみを生ずるのに十分な程低い曝気比で
燃焼する。金属酸化物含有材料をこの帯を通して下方に
落下させながらその中で部分還元し、コークス化還元剤
と・−緒に第三帯に入り、この第三帯において部分還元
物質および固体炭素からなる実質上固体の生成物(焼結
体)を生成する。
In the second zone, a finely ground solid carbonaceous reductant is introduced into the oxygen-containing gas stream and combusted at an aeration ratio low enough to cause only partial combustion of the reductant while converting a portion of it to coke. The metal oxide-containing material is partially reduced as it falls downwardly through this zone and enters a third zone together with the coking reductant, in which a substance consisting of partially reduced material and solid carbon is formed. A solid product (sintered body) is produced.

第三帯は、前記INRED法と本質上同じ電気炉である
。この帯において、最終還元および焼結体の溶融が起こ
る。
The third zone is essentially the same electric furnace as the INRED method. In this zone, the final reduction and melting of the sintered body takes place.

酸化条件が反応器の最上部で得られ、一方強い還元条件
が2つの下部帯で支配的であることが明らかである。こ
れらの2つの下部帯で生成されるいかなる還元ガスも、
酸素を第一帯内およびその直下の反応器の上部水準で供
給することによって燃焼される。この修正法は、非鉄金
属の選択回収を与えず、硫化鉄精鉱を処理することのみ
に使用できる。更に、硫化鉱物を燃焼することに加えて
、帯2および3からの還元ガスもそこで燃焼されるので
、大過剰の熱が第一帯内に存在する。
It is clear that oxidizing conditions are obtained at the top of the reactor, while strongly reducing conditions predominate in the two lower zones. Any reducing gas produced in these two lower zones is
It is combusted by feeding oxygen into the first zone and directly below it at the upper level of the reactor. This modified method does not provide selective recovery of non-ferrous metals and can only be used to process iron sulfide concentrates. Furthermore, in addition to burning the sulfide minerals, the reducing gases from zones 2 and 3 are also burned there, so a large excess of heat is present in the first zone.

米国特許第4,388,110号明細書に係るINRE
D法の別の修正法は、炭素含有燃料および/または還元
剤がINRED反応器にもはや添加されず、金属酸化物
の予備還元が起こらず、かつコークス含有焼結体の生成
が起こり、もしあっても非常に限定された瓜のみの溶融
非鉄金属が反応器内で生成されるので、前記論文および
米国特許第4.087,274号明細書に記載の概念か
らの主な逸脱を表わす。この修正法は、単純に酸素過剰
およびシリカフラックスの存在下で硫化物状材料を自溶
性炎(フラッシュ)製錬して、硫黄が貧弱なシリケート
溶湯を調製し、その後非鉄金属相が反応器で形成される
ならば、シリケート相からいかなる非鉄金属相も分離し
、最後に少なくとも1つの更に他の炉で1以上の段階に
おいて選択還元によってシリケート相に存在する非鉄金
属を回収することからなる。このように、TNRED反
応器に加えて、少なくとももう1つの別個の炉が、溶融
シリケート相の選択還元を行うのに必要とされる。この
修正法は、単純に還元製錬法ではなく、非鉄金属を含有
するシリケートスラグの製造法であり、このスラグは次
いでこれらの金属を選択的に回収するためにそれ自体既
知の方法で還元されなければならないことが明らかであ
る。
INRE according to U.S. Patent No. 4,388,110
Another modification of Method D is that carbon-containing fuel and/or reductant is no longer added to the INRED reactor, no pre-reduction of metal oxides occurs, and the formation of coke-containing sinter occurs, if no This represents a major departure from the concepts described in that article and in U.S. Pat. No. 4,087,274, since only a very limited amount of molten nonferrous metal is produced in the reactor. This modification simply involves autogenous flame (flash) smelting of sulfide-like materials in the presence of excess oxygen and silica flux to prepare a sulfur-poor silicate melt, after which the non-ferrous metal phase is introduced into the reactor. If formed, it consists of separating any non-ferrous metal phase from the silicate phase and finally recovering the non-ferrous metal present in the silicate phase by selective reduction in one or more stages in at least one further furnace. Thus, in addition to the TNRED reactor, at least one other separate furnace is required to perform the selective reduction of the fused silicate phase. This modified process is not simply a reductive smelting process, but a process for producing a silicate slag containing non-ferrous metals, which is then reduced in a manner known per se in order to selectively recover these metals. It is clear that there must be.

長い間、冶金者は、燃料の部分(不完全)燃焼から生ず
る還元炎において微粉砕酸化物から溶融金属を直接製造
する1段法を開発する魅力に興味をそそられていた。こ
のような興味のあるアイデアの例は、米国特許第774
,930号明細書、第817,414号明細書、第 1.847,527号明細書、第 4.421.552号明細書、加重特許第864.45
1号明細書、およびソ連の発明者証第86983号明細
書および第199.397号明細書に見出すことができ
る。特に、米国特許第4.421.552号明細書は、
微粉砕コークス、石炭または他の還元剤(燃料)を使用
して銅金属を完全焙焼硫化銅の還元フラッシュ(炎)製
錬によって完全焙焼硫化銅−硫化鉄精鉱(燗焼物)から
製造する方法を意図している。燗焼物を同一バーナーを
通しての酸素および還元剤とともに還元フラッシュ製錬
帯に装入する。酸素および還元剤の量は、燗焼物の銅含
量の還元および溶融を行って溶鉄シリケートスラグを調
製するのに十分である。スラグは、銅含量的5%を有す
るので廃棄前に更に他の処理に付されるべきであり、徐
冷−摩砕−19,選スラグクリーニングテクノロジーが
廃棄スラグを得るのに意図される。
For a long time, metallurgists have been intrigued by the appeal of developing a one-step process for producing molten metal directly from finely ground oxides in a reducing flame resulting from partial (incomplete) combustion of a fuel. An example of such an interesting idea is U.S. Patent No. 774
,930 specification, 817,414 specification, 1.847,527 specification, 4.421.552 specification, weighted patent number 864.45
1 and USSR Inventors' Certificates No. 86983 and No. 199.397. In particular, U.S. Pat. No. 4,421,552
Copper metal produced from fully roasted copper sulfide-iron sulfide concentrate (fired product) by flash (flame) smelting of fully roasted copper sulfide using pulverized coke, coal or other reducing agent (fuel) is intended to be a method. The roasted product is charged to a reduction flash smelting zone along with oxygen and reducing agent through the same burner. The amounts of oxygen and reducing agent are sufficient to reduce and melt the copper content of the roast to prepare a molten iron silicate slag. Since the slag has a copper content of 5%, it should be subjected to further treatment before disposal, and an annealing-milling-19, selective slag cleaning technology is contemplated to obtain the waste slag.

不幸なことに、これらの1段層(フラッシュ)還元製錬
法のいずれも、鉄または非鉄金属の製造用の工業的応用
法とはなっていない。これらの1股肱に伴う主な困難は
、以下の考慮を包含する。
Unfortunately, none of these single-stage (flash) reduction smelting processes have found industrial application for the production of ferrous or non-ferrous metals. The main difficulties associated with these one-legged elbows include the following considerations.

炎中での非鉄金属の微粉砕酸化物の高度の還元は、非常
に高還元ポテンシャルを有する燃焼ガスを使用してさえ
得るのが極めて困難である。他方、炎中での燃焼ガスの
還元ポテンシャルの増大は、燃料曝気比が燃料の非常に
低度の燃焼のみが達成されるように減少されることを必
要とする。しかし、燃焼が不完全になければなる程、燃
料発熱力(calorHIc power )の利用の
点で効率が低く、理論火炎温度が低い。この相互関係を
例としてメタンおよび酸素を使用する第1図に定量的に
図示する。第1図中、燃料曝気比は、所定量のメタン当
たり供給される酸素の実際量+このメタンの完全燃焼を
生ずるのに必要とされる酸素の理論量×100である。
A high degree of reduction of finely divided oxides of non-ferrous metals in a flame is extremely difficult to obtain even using combustion gases with very high reduction potentials. On the other hand, increasing the reduction potential of the combustion gases in the flame requires that the fuel aeration ratio be reduced so that only a very low degree of combustion of the fuel is achieved. However, the more incomplete the combustion, the less efficient it is in terms of utilization of fuel heating power (calorHIc power) and the lower the theoretical flame temperature. This interrelationship is quantitatively illustrated in FIG. 1 using methane and oxygen as examples. In FIG. 1, the fuel aeration ratio is the actual amount of oxygen supplied per given amount of methane plus the theoretical amount of oxygen required to cause complete combustion of this methane times 100.

第1図中曲線Bによって表わされる1600℃で入手で
きる正味熱は、この温度で燃焼の結果として入手できる
熱ff1(kcal/CH4グラムモル)である。第1
図中曲線Aによって表わされる燃焼ガスの還元ポテンシ
ャルは、H+CO対H20+CO2の容】濃度比である
The net heat available at 1600° C., represented by curve B in FIG. 1, is the heat ff1 (kcal/CH4 gram mole) available as a result of combustion at this temperature. 1st
The reduction potential of the combustion gas represented by curve A in the figure is the concentration ratio of H+CO to H20+CO2.

第1図中曲線Cによって表わされる理論火炎温度は、酸
素でのメタンの燃焼の結果として発現する/11度であ
る。第1図中のすへてのデータは、絶対圧力1気圧、メ
タンおよび酸素の初期温度20°Cに対して与えられる
。一般に、第1図中の相互関係は、メタン以外の燃料、
例えば浦または石炭の場合にも成立する。
The theoretical flame temperature, represented by curve C in FIG. 1, is /11 degrees, which develops as a result of combustion of methane with oxygen. All data in FIG. 1 are given for a pressure of 1 atmosphere absolute and an initial temperature of 20° C. for methane and oxygen. In general, the interrelationships in Figure 1 indicate that fuels other than methane,
For example, it also holds true in the case of ura or coal.

第1図は、燃焼ガスの還元ポテンシャルを強化すること
により、即ち燃料曝気比を減少することにより炎中での
微粉砕金属酸化物の還元を高めようとするいかなる試み
も不可避的に燃料発熱力の直接利用効率の劇的減少と関
連づけられることを示す。例えば、曝気比50%でのメ
タンの燃焼は、100%に近い曝気比で人手できる正味
熱の約20%のみを生ずる。更に、曝気比50%での理
論火炎温度は、100%に近い曝気比によって与えられ
る理論火炎温度よりも約500° (摂氏単位)低い約
2275℃である。この低い理論火炎温度は、炎からの
放射によって伝達される熱の2.2倍だけ低下する。
Figure 1 shows that any attempt to increase the reduction of finely divided metal oxides in the flame by enhancing the reducing potential of the combustion gases, i.e. by reducing the fuel aeration ratio, inevitably results in a fuel exothermic power. is associated with a dramatic decrease in the direct utilization efficiency of For example, combustion of methane at an aeration rate of 50% produces only about 20% of the net heat available at an aeration rate close to 100%. Furthermore, the theoretical flame temperature at a 50% aeration ratio is about 2275°C, which is about 500° (in degrees Celsius) lower than the theoretical flame temperature given by an aeration ratio close to 100%. This lower theoretical flame temperature reduces the heat transferred by radiation from the flame by a factor of 2.2.

このように、莫大な不経済な量の燃料、並びに酸素が、
米国特許第4,421.552号明細書で意図される方
法、または微粉砕非鉄金属酸化物の還元が燃料の不完全
燃焼から生ずる還元炎中で試みられるであろういかなる
他の方法の場合にも必要とされるであろう。勿論、依然
として実質濃度のH2および/またはCOを含有する排
気ガスは、後燃焼でき、これによって発生された熱は例
えばINRED法の場合に行われるように電力の形で部
分的に回収できる。しかしながら、燃料発熱容量の全利
用のこの改良ルートは、実質的資本支出および操作費を
必要とするので、非鉄金属の製造業者に経済的に是認さ
れないことがある。はるかに多容量の排気ガスおよび後
者を後燃焼することからのガスを取り扱わなければなら
ないことに加えて、この方法は、これらの多容量のガス
によって生ずるはるかに多量のダストを生ずる。電気エ
ネルギーが酸素を生成するのに利用できるとしても、燃
料を非常に低い曝気比で酸素で燃焼することによって電
気エネルギーを生じ、次いて後燃焼によって排気ガスに
含まれる化学熱を回収することは、非常に高価である。
In this way, huge and uneconomical amounts of fuel and oxygen are
In the case of the method contemplated in U.S. Pat. No. 4,421,552, or any other method in which the reduction of finely divided nonferrous metal oxides would be attempted in a reducing flame resulting from incomplete combustion of a fuel. will also be required. Of course, the exhaust gas, which still contains substantial concentrations of H2 and/or CO, can be post-combusted and the heat generated thereby can be partially recovered in the form of electricity, as is done for example in the case of the INRED process. However, this improved route to full utilization of fuel heating capacity may not be economically acceptable to non-ferrous metal manufacturers as it requires substantial capital and operating costs. In addition to having to deal with much larger volumes of exhaust gas and gases from after-combusting the latter, this method results in a much larger amount of dust produced by these larger volumes of gas. Even though electrical energy can be used to produce oxygen, it is not possible to produce electrical energy by burning a fuel with oxygen at a very low aeration ratio and then recover the chemical heat contained in the exhaust gas by after-combustion. , very expensive.

このようなエネルギー回収は、熱力学的に効率か悪いだ
けではなく、資本集約的である。
Such energy recovery is not only thermodynamically inefficient, but also capital intensive.

非鉄金属の製造業者は、最小限の資本支出しか必要とせ
ず、かつ最小量の燃料および酸素しか使用しないであろ
う新しい還元製錬法;最小量の排気ガスおよびダストし
か発生しないであろう方法;各種の微粉砕材料を処理し
かつ最低価格で人手できるいかなる燃料も利用する適合
性の点で融通性があるであろう方法;単純なデザインの
単一反応器においてできるだけ低コストで実施されるで
あるう方法;いかなるスラグクリーニング操作も全く使
用する必要なしに直接廃棄可能なスラグを生ずるであろ
う方法;および制御しかつ操作するのが容易である方法
から大きい利益を得るであろう。
Manufacturers of non-ferrous metals will benefit from new reduction smelting processes that will require minimal capital expenditures and will use minimal amounts of fuel and oxygen; processes that will generate minimal amounts of exhaust gases and dust. a process that will be flexible in its suitability to process a variety of pulverized materials and utilize any fuel available at the lowest cost; carried out at the lowest possible cost in a single reactor of simple design; would benefit greatly from a method that would produce a directly disposable slag without the need to use any slag cleaning operations; and that would be easy to control and operate.

発明の概要 本発明は、 a) 燃料を燃焼して本質上非還元性の高温炎を生じな
から、少なくとも部分的に酸化物形の銅、ニッケルおよ
びコバルトからなるノ:1からの少なくとも1種の卑金
属を含有する微粉砕材料を燃料および酸素およびもしあ
ったら微粉砕フラックスと一緒に制限空間に注入し、 b) 前記非還元炎中で前記微粉砕祠料の粒子を製造す
べき還元生成物の最高融点を有意に超える7111度に
加熱し、 C) 前記加熱粒子を前記還元生成物の溶融浴の表面」
二に浮遊している粒状コークスの薄層上に本質上一様に
投げ出しく前記の粒状コークスの薄層および隣接の雰囲
気は還元帯を溝底する)、 d) すべての所要熱を過熱粒子の顕熱の形および前記
非還元炎からの放射により単独で還元帯に供給しながら
、前記卑金属の酸化物を前記還元帯において還元して、
還元生成物を液体状態で得、 e) 前記還元生成物をコークス層を通して前記溶融浴
に浸透させ、 f) 前記還元生成物を前記溶融浴から排出し、g) 
固体粒状炭素質相(1を前記の粒状コークスの薄層に供
給して、還元で消費されたコークスを補充する ことを特徴とする少なくとも部分的に酸化物形の銅、ニ
ッケおよびコバルトからなる群からの少なくとも1種の
卑金属を含有する微粉砕材料の還元製錬法を意図する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides: a) at least one of copper, nickel and cobalt, consisting at least partially in oxide form, of copper, nickel and cobalt, at least partially in oxide form, since the fuel does not burn to produce an essentially non-reducing high temperature flame; injecting a finely ground material containing base metals into a confined space together with fuel and oxygen and a milling flux, if any; b) a reduction product to produce particles of said milling abrasive in said non-reducing flame; C) heating said heated particles to a surface of a molten bath of said reduction product.
(2) essentially uniformly dumping said thin layer of granular coke and the adjacent atmosphere onto a thin layer of suspended granular coke which bottoms out the reduction zone; d) all the required heat is transferred to the superheated particles; reducing the base metal oxide in the reduction zone, feeding the reduction zone solely in the form of sensible heat and radiation from the non-reducing flame;
obtaining a reduction product in liquid state; e) permeating said reduction product through a layer of coke into said molten bath; f) discharging said reduction product from said molten bath; g)
a group consisting of copper, nickel and cobalt, at least partially in oxide form, characterized in that a solid granular carbonaceous phase (1) is fed into said thin layer of granular coke to replenish the coke consumed in the reduction; A process for reductive smelting of finely ground materials containing at least one base metal from

微粉砕材料の硫黄またはy、a m以外の燃料、例えば
炭化水素燃料が本法用の主要な熱源として使用される時
には、熱料供給炎は、100%に近い曝気比を有してい
るべきである。微粉砕硫化物状材料も炎中に存在する時
には、それは必要な熱の一部分を供給できるが、炎はと
にかく製造すべき金属の酸化物に関して非還元性である
When sulfur of the pulverized material or a fuel other than y,am, such as a hydrocarbon fuel, is used as the primary heat source for the process, the heating flame should have an aeration ratio close to 100%. It is. When finely divided sulphide-like material is also present in the flame, it can supply a portion of the required heat, but the flame is anyway non-reducing with respect to the oxides of the metals to be produced.

発明の詳細な説明 更に詳細には、本発明の方法は、 a) バーナーを通して、少なくとも1種の非鉄卑金属
を含有する少なくとも1種の微粉砕桐材、燃料および/
または1種以」−の非鉄卑金属を含有していてもよい少
なくとも1種の微粉砕硫化物状材料、鉄を造滓する微粉
砕フラックス(前記材料に実質−で存在するならば)、
およびガス状酸素を予熱燃焼帯に注入しく燃料および/
または微粉砕硫化物状材料に比較しての酸素の重量割合
は、前記燃料および/または硫化物状材料の最も効率良
い燃焼を行うのに必要とされるものに合理的に近い)、 b) 燃料および/または硫化物状材料を酸素で燃焼し
て実質上非還元性の高温炎を生じ、かつ前記材料のいか
なる凝縮粒子も炎中で水洗で製造される還元生成物の最
高融点よりも有意に高い温度に過熱し、 C) 燃焼ガスを過熱凝縮粒子から分離しかつ上方に向
けながら、過熱凝縮粒子を前記還元生成物の予存在溶融
浴の表面上に浮遊している粉状コークスの薄層−1−に
炎から下方に還元帯内に噴霧しくまたは多分雨のように
降り注ぐか投げ出し)、 d) 前記材料に存在しかつ/または炎中て製造される
非鉄卑金属の酸化物を粒状コークスの薄層内で対応の金
属に還元しくこの層において、酸化鉄が前記材料に存在
しかつ/または炎中で製造されるならば、酸化鉄の支配
的割合は廃棄可能な溶融鉄含有スラグを生ずるのに必要
とされる還元率に選択的にのみ還元される)、 e) 前記還元非鉄卑金属および/または必要とされる
時には硫化鉄を含めて卑金属の硫化物、および存在する
ならば鉄含有スラグをコークス層を通して前記溶融浴に
浸透させ、 f) 少なくとも1種の非鉄卑金属が高濃縮された最終
還元溶融生成物の少なくとも一部分および鉄か前記材料
に存在する時には鉄含有スラグを連続法または間欠法で
排出し、g) 前記微粉砕材料の粒i予の少なくとも1
0倍の粒径を角゛する固体粒状炭素質材料を供給して、
還元で消費された粒状コークスを補充する ことからなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION More specifically, the method of the invention comprises: a) passing through a burner at least one finely ground paulownia wood containing at least one non-ferrous base metal, a fuel and/or
or at least one finely ground sulphide-like material which may contain one or more non-ferrous base metals, a finely ground iron slag flux (if present in said material in substantial amounts);
and gaseous oxygen to be injected into the preheat combustion zone.
or the weight proportion of oxygen relative to the finely divided sulphide-like material is reasonably close to that required to effect the most efficient combustion of said fuel and/or sulphide-like material), b) Combustion of fuel and/or sulphide-like material with oxygen to produce a substantially non-reducing high temperature flame, and any condensed particles of said material being significantly greater than the highest melting point of the reduced product produced by water washing in the flame. c) separating and directing the combustion gases from the superheated condensate particles into a thin layer of pulverulent coke suspended on the surface of the pre-existing molten bath of said reduction products; (spraying or possibly raining down or dumping from the flame downwards into the reduction zone) into layer-1-; d) granular coke oxides of non-ferrous base metals present in said material and/or produced in the flame; In this layer, if iron oxide is present in the material and/or produced in a flame, the predominant proportion of iron oxide produces a molten iron-containing slag that can be disposed of. e) said reduced non-ferrous base metals and/or sulfides of base metals, including iron sulfides when required, and iron-containing if present. percolating slag into said molten bath through a layer of coke; f) at least a portion of the final reduced melt product highly concentrated in at least one non-ferrous base metal and iron-containing slag when iron is present in said material in a continuous or intermittent manner; g) at least one of the particles i of said pulverized material;
Supplying a solid particulate carbonaceous material having a particle size of 0 times,
It consists of replenishing the granular coke consumed in reduction.

以下の定義は、本明細書に適用できる。The following definitions are applicable herein.

「注入」は、フラックスを含めた固体微粉砕材料かガス
状酸素を包含しかつガス状燃料および本発明で9利に使
用できる他のガスも包含できる気+q中の微細固体粒子
の懸濁物のように予熱燃焼帯に干渉性ブレンド(coh
erent jet)として導入されることを意味する
"Injection" means a suspension of finely divided solid particles in solid pulverized materials, including fluxes, or air, which may contain gaseous oxygen and may also contain gaseous fuels and other gases that may be usefully used in the present invention. Coherent blend (coh) in the preheat combustion zone as in
erent jet).

「バーナー」は、前記懸濁物並びに前記懸濁物とガス状
燃料以外のいかなるものとのいかなる組み合わせを高速
干渉性ジェットとして(ジェットの前記成分のいずれも
いかなる方法でも互いに混合される)予熱燃焼帯に供給
することができるいかなるバーナーまたは同様の目的の
装置を意味する。混合は、成分がバーナーに入る時に、
生ずることができ、バーナーそれ自体の中で生ずること
ができ、バーナーから出た直後に生ずることができ、ま
たはそれらのいかなる組み合わせであることもできる。
"Burner" means the preheating combustion of said suspension and any combination of said suspension with anything other than a gaseous fuel as a high velocity coherent jet (any of said components of the jet mixed with each other in any manner); means any burner or similar purpose device capable of feeding the strip. Mixing occurs when the ingredients enter the burner.
It can occur within the burner itself, immediately after exiting the burner, or any combination thereof.

「少なくとも1種の非鉄卑金属を含有する微粉砕材料」
は、銅、ニッケル、コバルトなどの1以上の金属を含有
し、かつ不純物微量のチタン、亜鉛、ヒ素、アンチモン
、セレン、テルル、鉛、ビスマス、スズなどを含有して
いてもよい微粉砕材料または材料のブレンドを意味する
〔前記金属(単数または腹数)は以下の化学形二酸化物
、酸化物干硫化物、酸化物+金属、酸化物子金属+硫化
物、金属+硫化物、並びに硫酸塩、炭酸塩および水酸化
物の1種または組み合わせである〕。また、この材料は
、鉄、貴金属、随伴金属のいずれが、メタロイドおよび
微量の非金属および岩を含有していてもよい。鉄が存在
するならば、酸化鉄および/または非鉄卑金属のフェラ
イトの形でもよい。
"Finely pulverized material containing at least one non-ferrous base metal"
is a finely ground material that contains one or more metals such as copper, nickel, and cobalt, and may also contain trace amounts of impurities such as titanium, zinc, arsenic, antimony, selenium, tellurium, lead, bismuth, and tin. Refers to a blend of materials [the metals (singular or subnumerical) include the following chemical forms: dioxide, oxide sulfide, oxide + metal, oxide submetal + sulfide, metal + sulfide, and sulfate. , carbonate and hydroxide or a combination]. In addition, this material may contain metalloids and trace amounts of nonmetals and rocks, including iron, noble metals, and associated metals. If iron is present, it may be in the form of iron oxides and/or ferrites of non-ferrous base metals.

「燃料」は、いかなる流動性燃料、例えば天然またはい
かなる他のガス、油およびいかなる他の液体炭化水素、
固体微粉砕炭素質材料またはそれらのいかなる組み合わ
せも意味する。若干の特定の場合には、元素状硫黄も、
燃料の一部分を構成していてもよい。
"Fuel" means any fluid fuel, such as natural or any other gas, oil and any other liquid hydrocarbon;
means solid finely divided carbonaceous materials or any combination thereof. In some specific cases, elemental sulfur also
It may also form part of the fuel.

「微粉砕硫化物状材料」は、酸素と反応しかつ若干の場
合には燃料の代替品として使用してもよい鉱石精鉱およ
び各種のマットを含めていかなる種類の硫化物状材料も
意味する。
"Finely ground sulphide-like material" means any kind of sulphide-like material, including ore concentrates and various mattes, which reacts with oxygen and may in some cases be used as a fuel substitute; .

「鉄を造滓する微粉砕フラックス」は、鉄シリケートま
たは鉄石炭質スラグのいずれかを生成するいかなるシリ
カ質フラックスおよび/または石炭質スラグも意味する
"Fully ground iron slag flux" means any siliceous flux and/or coalaceous slag that produces either iron silicate or ironcoalaceous slag.

「最も効率良い燃焼」は、燃料および/または硫化物状
材料の発熱力が、それらが酸素で燃焼される時に最大に
合理的に近い程度で利用されることを意味する。燃料の
場合には、このことは、燃料曝気比(供給される酸素の
実際量÷すべでの可燃物の完全燃焼を行うのに必要とさ
れる酸素の理論瓜X1.OO)が合理的に100%に近
く、例えば約90%〜約130%である時に達成される
"Most efficient combustion" means that the exothermic power of the fuel and/or sulfide-like materials is utilized to a reasonably close to maximum extent when they are combusted with oxygen. In the case of fuels, this means that the fuel aeration ratio (actual amount of oxygen supplied ÷ theoretical amount of oxygen required to achieve complete combustion of all combustibles x 1.00) is reasonably low. This is achieved when it is close to 100%, for example about 90% to about 130%.

硫化物状材料の場合には、このことは、硫黄が二酸化硫
黄に酸化されかつ/または燃焼ガスがちしあっても遊離
酸素をほとんど含有しない時に達成される(プロセスの
熱収支要件は硫化物状硫黄の酸化によって十分に満たさ
れる)。
In the case of sulphide-like materials, this is achieved when the sulfur is oxidized to sulfur dioxide and/or the combustion gases contain very little free oxygen (the heat balance requirements of the process are fully satisfied by sulfur oxidation).

「微粉砕」は、そのように記載される材料の個々の粒子
が平均断面寸法約500μm未満、例えば100%−1
0メツシユおよび80%−200メツシユ(米国標準篩
シリーズ)を有するような細別(subdivisio
n )の状態を有することを意味する。
"Finely ground" means that the individual particles of the material so described have an average cross-sectional dimension of less than about 500 μm, e.g. 100%
Subdivisions such as those with 0 mesh and 80%-200 mesh (US Standard Sieve Series)
n ).

「粒状コークスの薄層」は、厚さ約1〜5cnllであ
る層を意味し、最大コークス粒径は約15〜25n+n
+であり、その層に供給される最小粒径は約5mm以上
である。
"Thin layer of granular coke" means a layer that is approximately 1 to 5 cnll thick, with a maximum coke particle size of approximately 15 to 25 n+n
+, and the minimum particle size fed to that layer is about 5 mm or more.

「廃棄可能な溶融鉄含有スラグを生ずるのに必要とされ
る還元度への酸化鉄の選択還元」は、遊離でもフェライ
トに結合されていても酸化第二鉄がウスタイトとしても
既知の酸化第一鉄に主として還元され、かつスラグが非
鉄金属を回収するのにいかなる更に他の処理、例えばス
ラグクリーニングを必要とせず、それ故直接廃棄できる
ことを意味する。
"Selective reduction of iron oxide to the degree of reduction required to produce a molten iron-containing slag that can be disposed of." This means that the slag does not require any further processing to recover the non-ferrous metals, such as slag cleaning, and can therefore be disposed of directly.

「廃棄可能な鉄含倚スラグ」は、銅、ニッケルおよび/
またはコバルトのgmか経済問題としてスラグが廃棄可
能である程十分に低い鉄含有スラグを意味する。スラグ
の組成は、部分的に最初の供給材料の組成およびスラグ
と接触する生成物相に依存する。スラグは、銅、ニッケ
ルまたはコバルト含量以外の理由で処理を必要とするこ
とがある。例えば、銅−亜鉛−スゲ材料を処理する時に
は、スラグは、廃棄できる前に、亜鉛および/またはス
ズの回収のために処理されなければならないことか当然
である。
“Disposable iron-containing slag” is made of copper, nickel and/or
Or gm of cobalt means an iron-containing slag that is low enough that the slag can be discarded as an economic matter. The composition of the slag depends in part on the composition of the initial feedstock and the product phase that contacts the slag. Slag may require treatment for reasons other than copper, nickel or cobalt content. For example, when processing copper-zinc-sedge materials, it is natural that the slag must be processed for zinc and/or tin recovery before it can be disposed of.

「固体粒状炭素質材料」は、粒径的5〜25mmををす
るいかなるコークス材料も意味する。
"Solid particulate carbonaceous material" means any coke material having a particle size of 5 to 25 mm.

本発明は、非鉄卑金属を酸化物および/または硫化物並
びに時々部分的に金属の形で含有する各種の材料の単純
な経済的の融通性のある還元製錬法を開発することを目
的とする実験研究時に得られた多数の発見に基づく。最
も価値がありかつ予想外の発見は、非鉄金属を酸化物の
形で含量する微粉砕過熱粒子が、加熱粒状コークスの薄
層」二に連続的に噴霧されるかつ雨のように降り注がれ
る時に、対応の金属に迅速に還元され、金属か溶融され
、コークス層の下に浸透され、コークスか溶融浴上に浮
かんで滞留するということであった。
The present invention aims to develop a simple, economical and flexible reductive smelting process for various materials containing non-ferrous base metals in oxide and/or sulfide and sometimes partially metallic form. Based on a number of findings obtained during experimental research. The most valuable and unexpected discovery was that finely ground superheated particles containing non-ferrous metals in the form of oxides were sprayed continuously onto a thin layer of heated granular coke and rained down. When the coke was removed, it was rapidly reduced to the corresponding metal, the metal was melted and penetrated under the coke layer, and the coke floated on top of the molten bath and remained there.

また、非鉄卑金属の赤鉄鉱、磁鉄鉱および/またはフェ
ライトの形の酸化鉄が微粉砕過熱粒子間および/または
その中に存在する時には、コークス層内のすべての酸化
物形の非鉄卑金属の迅速還元が酸化物形の鉄の不在にお
けると同じ程度に良くかつ完全に進行したことが発見さ
れた。更に、この還元は驚異的なことに高選択性であり
、酸化物状鉄は主としてウスタイトの形のみに還元され
た。
Also, when iron oxides in the form of non-ferrous base metals hematite, magnetite and/or ferrite are present between and/or within the finely ground superheated particles, rapid reduction of all oxide forms of non-ferrous base metals in the coke layer is achieved. It was found that the process proceeded as well and as completely as in the absence of iron in oxide form. Moreover, this reduction was surprisingly highly selective, with oxide iron being reduced primarily only to the wustite form.

更に、鉄を造滓するフラックスの微粉砕過熱粒子は、非
鉄金属および酸化鉄を含有する過熱粒子と一緒にコーク
スの層」二に適瓜で連続的に噴霧される時に、ウスタイ
トと迅速に反応して溶融鉄シリケートまたは鉄石炭質ス
ラグを生成することが見出された。コークスの薄層内で
の還元の場合にその場でのスラグの生成は、スラグ中の
非鉄金属の非常に低い含量を与え、それ故スラグを直接
廃棄可能にさせることが発見された。スラグは、コーク
ス層の下に非常に迅速に浸透し、事実上非鉄金属相のプ
リルがスラグに機械的に同伴されないことが見出された
ので、非鉄金属相とスラグとの分離は優秀であった。
Furthermore, the finely ground superheated particles of iron slag reacting rapidly with wustite when sprayed continuously in a layer of coke along with superheated particles containing non-ferrous metals and iron oxides. was found to produce molten iron silicate or iron-coalaceous slag. It has been found that in situ slag formation in the case of reduction in a thin layer of coke gives a very low content of non-ferrous metals in the slag, thus making it directly disposable. The separation of the non-ferrous metal phase from the slag was excellent as it was found that the slag penetrated beneath the coke layer very quickly and virtually no prills of the non-ferrous metal phase were mechanically entrained in the slag. Ta.

1つの更に非常に驚異的な価値がある発見は、ウスタイ
トが、酸化鉄の選択還元により得られ次いでシリカ質フ
ラックスで造滓され溶融スラグの形でコークス層の下に
浸透された後に、スラグの表面上に浮遊しているコーク
スによる更なる還元をもはや受けなかったことである。
One further discovery of very surprising value was that wustite was obtained by selective reduction of iron oxide, then sludged with siliceous flux and infiltrated under the coke layer in the form of molten slag. It was no longer subjected to further reduction by coke floating on the surface.

このことは、噴霧が停止された後にさえそうであった。This was the case even after spraying was stopped.

それに多分寄与する若干の因子が記載できるが、この予
想外の現象の正確な機構は、現時点では未知のままであ
る。それらのうちには、経験のあるように、(a)コー
クス層ドの溶融浴か大部分流れないままであり、(b)
コークス層が薄いのでスラグ中へのコークスの少ない浸
漬があるのみであり、(C)スラグ−コークス界面での
温度が比較的低い(例えば、電気製錬法と対立するもの
として)という事実がある。これらの因子および多分化
の因子は、スラグからのウスタイトの更なる還元を阻止
し、このように非鉄金属からの鉄の優秀な分離を与える
The exact mechanism of this unexpected phenomenon remains unknown at this time, although some factors that probably contribute to it can be described. In some of them, as experience has shown, (a) the molten bath of coke remains largely stagnant; (b)
There is only a small immersion of coke into the slag because the coke layer is thin, and (C) the fact that the temperature at the slag-coke interface is relatively low (e.g. as opposed to electrosmelting). . These factors and multimodal factors prevent further reduction of wustite from the slag, thus providing excellent separation of iron from non-ferrous metals.

本性の前記発見並びに他の新規特徴は、本発明の各種の
態様の例において後述されるであろう。
The foregoing discoveries of the nature as well as other novel features will be described below in examples of various aspects of the invention.

本発明は、卑金属を含有する各種の材料を処理すること
に関するので、その説明は、これらの材料の少なくとも
若干を表わす特定例と一緒に与えられるであろう。しか
しながら、本性の必須原理は、単に便利な例示として非
鉄金属の微粉砕酸化物の還元を使用して先ず説明される
であろう。
Since the present invention relates to processing a variety of materials containing base metals, the description will be given along with specific examples representing at least some of these materials. However, the essential principles of nature will first be explained using the reduction of finely divided oxides of non-ferrous metals merely as a convenient illustration.

発明の態様 その最も一般的な単純な形において、本発明の方法は、
同じ炉で連続的かつ同時に起こる3つの主要な分割でき
ない工程: (a)酸化物の微粉砕粒子を実質上非還元
性の高温炎中で過熱する工程、(b)これらの過熱粒子
を金属の溶融浴の表面上に浮遊している粒状コークスの
薄層上に噴霧するか雨のように降り注く工程、および(
c)酸化物を粒状コークスの薄層内で対応の金属に還元
する工程からなる。
Aspects of the Invention In its most general and simple form, the method of the invention comprises:
Three major indivisible steps occur sequentially and simultaneously in the same furnace: (a) superheating the finely divided particles of the oxide in a substantially non-reducing high temperature flame; (b) converting these superheated particles into the metal spraying or raining onto a thin layer of granular coke suspended on the surface of the molten bath;
c) It consists of reducing the oxide to the corresponding metal in a thin layer of granular coke.

第2A図および第2B図を謬照して、工程(a)を以下
の方法で行う。酸化物11、燃料13および酸素15の
供給材料をバーナーを通して予熱炉19に注入する。供
給材料ジェット中の燃料曝気比を合理的に100%近く
に維持する。このことは、第1図によれば、燃料の最も
効率良い燃焼を与える。炎中の燃焼ガスの還元ポテンシ
ャルは、曝気比が100%以上である時には零でもよく
、または曝気比はほとんど95%に相当する約0.05
〜0.10のような小さい値でもよい。
With reference to FIGS. 2A and 2B, step (a) is carried out in the following manner. A feed of oxide 11, fuel 13 and oxygen 15 is injected through the burner into preheating furnace 19. Maintain the fuel aeration ratio in the feed jet reasonably close to 100%. According to FIG. 1, this provides the most efficient combustion of fuel. The reduction potential of the combustion gases in the flame can be zero when the aeration ratio is more than 100%, or about 0.05, which corresponds to almost 95%.
It may be a small value such as ~0.10.

しかしながら、一般に、燃焼ガスの還元ポテンシャルは
、金属とその酸化物と気相との平衡共存、例えばNi−
Ni0−気相平衡の場合の還元ポテンシャル以下である
。このように、炎は、金属酸化物に関して実質」−非還
元性であり、むしろ対応の金属に対して酸化性であって
もよい。
However, in general, the reduction potential of combustion gas is determined by the equilibrium coexistence of metals, their oxides, and the gas phase, such as Ni-
This is lower than the reduction potential in the case of Ni0-vapor phase equilibrium. Thus, the flame may be substantially non-reducing with respect to the metal oxide, but rather oxidizing with respect to the corresponding metal.

供給材料ジェット中の燃+:[のはは、酸化物状材料を
処理する時には燃料の燃焼によって発生される熱か不法
によって必・四とされる断然最重・認なエネルギー源で
あるので、還元製錬法の余熱収支によって決定される。
Fuel in the feed material jet: By far the most important and recognized energy source is the heat generated by the combustion of fuel when processing oxidic materials. It is determined by the residual heat balance of the reduction smelting method.

一般に、燃料の瓜は、炎中の酸化物粒子か還元溶融金属
の融点よりも有意に高い温度に加熱できるような瓜でな
ければならない。
Generally, the fuel must be such that it can be heated to a temperature significantly higher than the melting point of the oxide particles or reduced molten metal in the flame.

例えば、酸化ニッケルの場合には、燃料の量は、炎中の
酸化ニッケル粒子を1450°Cよりもかなり高い温度
に加熱するのに十分でなければならず、約1600〜1
800℃の温度がこの条件を満たすであろう。例えば、
100%に近い曝気比における酸素でのメタン(天然ガ
ス)の燃焼から生ずる理論火炎温度(第1図中曲線C)
が約1000℃高いので、このような温度は容易に達成
される。
For example, in the case of nickel oxide, the amount of fuel must be sufficient to heat the nickel oxide particles in the flame to temperatures well above 1450°C, and approximately
A temperature of 800°C would meet this condition. for example,
Theoretical flame temperature resulting from combustion of methane (natural gas) with oxygen at an aeration ratio close to 100% (curve C in Figure 1)
Such a temperature is easily achieved since the temperature is approximately 1000°C higher.

工程(b)に従って、過熱酸化物粒子を溶融浴25の表
面」二に浮遊している粒状コークスの薄層2B上に炎2
1から噴霧するか雨のように降り注ぐ。噴霧は、本発明
の必須の特徴である。噴霧は、実際的にできるだけ多く
の粒状コークスの薄層23の表面27を覆い、かつ過熱
粒子が表面にわたってできるだけ一様に分布されること
が望ましい。他方、炉19の壁29は、噴霧物がないこ
とが推奨される。このように、酸化ニッケルなどの耐火
桐材が壁土に蓄積したり炉壁耐大物を酸化銅などの低融
点腐食材料によって溶解したりする危険が、回避される
According to step (b), superheated oxide particles are placed in a flame 2 on a thin layer 2B of granular coke suspended on the surface 25 of a molten bath 25.
Spray from 1 or pour down like rain. Spraying is an essential feature of the invention. It is desirable that the spray cover as much of the surface 27 of the thin layer of granular coke 23 as practical and that the superheated particles be distributed as uniformly as possible over the surface. On the other hand, it is recommended that the walls 29 of the furnace 19 be free of spray. In this way, the risk of accumulation of refractory paulownia materials, such as nickel oxide, in the wall soil and of melting of large furnace wall materials by low-melting corrosive materials, such as copper oxide, is avoided.

第2B図の単純化概略は、バーナーからの炎21が互い
に干渉しないような方式で大体水平方向に位置決めされ
た2つのバーナー17を具備する装置を示す。過熱粒子
は、重力のため炎21からコークス層23上に落下し、
一方燃焼ガスは、粒子から分離し、上方に向けられる。
The simplified schematic of FIG. 2B shows a device comprising two burners 17 positioned generally horizontally in such a way that the flames 21 from the burners do not interfere with each other. The superheated particles fall from the flame 21 onto the coke layer 23 due to gravity,
The combustion gases, on the other hand, separate from the particles and are directed upwards.

過熱粒子をコークス層23上にかつその上にわたって一
様に噴霧しかつ分布させる多数の方法がある。例えば、
バーナー17は、垂直面および/または水平面に揺動て
き、または不法に利益を与えるであろういかなる他の種
類の所定の軌道運動を行ってもよい。更に、それらは、
端壁29または側壁28よりもむしろ炉屋根31に設置
してもよく、固定または可動でもよく、壁29または屋
根31に沿って動く。炉19それ自体は、いかなる形状
でもよく、例えば丸形でもよく、バーナー17はINR
ED法で使用される渦と同様の渦を作るように位置決め
され、または炉19は上部吹込回転転炉の方式で回転し
てもよい。他の形状が可能である。本発明の方法がその
中で実施されるならば、すべてのこれらの炉およびバー
ナーの形状および他の可能な炉およびバーナー形状は、
本発明の範囲内であると考えられる。
There are numerous ways to uniformly spray and distribute the superheated particles onto and over the coke layer 23. for example,
The burner 17 may oscillate in a vertical and/or horizontal plane or undergo any other type of predetermined orbital movement that would provide an advantage. Furthermore, they are
It may be installed on the furnace roof 31 rather than the end wall 29 or side wall 28 and may be fixed or movable and move along the wall 29 or roof 31. The furnace 19 itself may be of any shape, for example round, and the burners 17 may have an INR
The furnace 19 may be positioned to create a vortex similar to that used in the ED process, or the furnace 19 may rotate in the manner of a top-blown rotary converter. Other shapes are possible. All these furnace and burner shapes and other possible furnace and burner shapes may be used if the method of the invention is implemented therein.
It is considered to be within the scope of the invention.

酸化物11の還元、工程(c)は、溶融浴25の表面上
に浮遊している粒状コークスの薄層23内で起こる。こ
の工程の成功は、還元速度、コークス層への熱伝達速度
およびコークス層を通しての還元金属の浸透速度の釣り
合った関係を与えることに依存する。
The reduction of oxide 11, step (c), takes place in a thin layer 23 of granular coke suspended on the surface of molten bath 25. The success of this process depends on providing a balanced relationship between the rate of reduction, the rate of heat transfer to the coke layer, and the rate of permeation of reduced metal through the coke layer.

還元速度は、非鉄金属酸化物11の性状および、コーク
ス層23上に噴霧すべき粒子の大きさに依存する。例え
ば、酸化ニッケルは、酸化ニッケルおよびニッケル金属
が非常に高い融点を有しくそれそれ約1960°Cおよ
び約1450°C)、溶融ニッケル金属か酸素(および
炭素)の比較的低い溶解度を何し、かつN i −N 
i O−気相平衡の還元ポテンシャルが銅の還元ポテン
シャルよりも顕著に高いので、酸化銅よりも還元するこ
とが困難である。更に、コークス層を通しての溶融ニッ
ケルの浸透速度は、ニッケルの表面張力が銅の表面張力
よりもはるかに高いので(それぞれ1550°Cで約1
900ダイン/cmvsl100°Cで約1300ダイ
ン/cm)、銅金属の浸透速度よりも低い。
The rate of reduction depends on the properties of the non-ferrous metal oxide 11 and the size of the particles to be sprayed onto the coke layer 23. For example, nickel oxide makes molten nickel metal have a relatively low solubility of oxygen (and carbon), although nickel oxide and nickel metal have very high melting points (about 1960°C and about 1450°C, respectively). and N i −N
It is more difficult to reduce than copper oxide because the reduction potential of iO-vapor phase equilibrium is significantly higher than that of copper. Furthermore, the permeation rate of molten nickel through the coke layer is significantly higher than that of copper (about 1 at 1550°C, respectively).
900 dynes/cm vsl (approximately 1300 dynes/cm at 100°C), which is lower than the permeation rate of copper metal.

理想的には、前記の釣り合った関係は、所定の還元速度
において、熱伝達および浸透速度が還元金属か溶融状態
で製造されかつコークス層23の下に迅速に浸透するよ
うに十分に高くなければならないことを意味する。この
関係が釣り合っていないならば、粒状コークスは、本発
明の方法の特性よりもむしろINRED法の特性である
焼結体の生成に際して生ずる固体酸化物と固体金属との
混合物に埋まるようになる。焼結体は熱伝達の障害物で
あるので、それらの生成は不法を無効にし、即ち焼結体
層は漸進的により厚くなり、溶融浴は凝固し、その結果
、全プロセスか完全に止まる。
Ideally, said balanced relationship should be such that at a given reduction rate, the heat transfer and penetration rates are high enough such that the reduced metal is produced in the molten state and penetrates quickly below the coke layer 23. It means not to be. If this relationship is not balanced, the granular coke will become embedded in the mixture of solid oxides and solid metals formed in the production of the sintered body, which is a characteristic of the INRED process rather than a characteristic of the process of the present invention. Since sinter is an obstacle to heat transfer, their formation nullifies the flow, ie the sinter layer becomes progressively thicker and the molten bath solidifies, so that the whole process stops completely.

不法においては、熱は、主としてその上に噴霧すべき過
熱凝縮粒子により、そして炎および炉壁からの放射によ
りコークス層23に伝達される。
Heat is transferred to the coke layer 23 primarily by superheated condensate particles to be sprayed onto it and by radiation from the flame and furnace walls.

酸化ニッケルを使用する前記例においては、コークス層
23が約1500 ’Cに維持されかつ酸化ニッケル粒
子が炎中で1600〜1800℃の温度に加熱されるな
らば、過熱酸化ニッケル粒子で還元帯に伝達すべき熱の
割合は、約60%〜70%である。NiOの還元の吸熱
プロセスおよび還元ニッケル金属の溶融およびガス状還
元生成物の加熱に必要とされる熱の残りは、主として放
射を経てコークス層に来る。本発明によれば、燃焼ガス
の対流は、コークス層23の過度の気化を生ずるであろ
うしかつ還元プロセスの条件を悪化するであろうので、
熱を還元帯に伝達する際に重要な役割をはたすことは望
ましくない。その理由は、ガスが還元帯から分離される
からである。不法を100%に近い炎中曝気比で実施す
ることは、最高理論火炎温度での最良の燃料効率を与え
、このことは放射によって最良の可能な熱伝達を促進す
る。
In the above example using nickel oxide, if the coke layer 23 is maintained at about 1500'C and the nickel oxide particles are heated in the flame to a temperature of 1600-1800C, the reduction zone is reached with the superheated nickel oxide particles. The proportion of heat to be transferred is approximately 60%-70%. The remainder of the heat required for the endothermic process of NiO reduction and melting of the reduced nickel metal and heating of the gaseous reduction products comes to the coke layer primarily via radiation. According to the invention, since the convection of the combustion gases would result in excessive vaporization of the coke layer 23 and would worsen the conditions of the reduction process,
It is undesirable for it to play a significant role in transferring heat to the reduction zone. The reason is that the gas is separated from the reduction zone. Running the flame aeration ratio close to 100% gives the best fuel efficiency at the highest theoretical flame temperature, which promotes the best possible heat transfer by radiation.

勿論、還元速度は、不法を高温で実施することによって
増大されるであろう。他方、還元速度は、還元製錬すべ
き材料が合理的に小さい大きさを有する粒子からなる時
にも増大できる。還元速度は、コークス層23上に噴霧
すべき過熱凝縮粒子が例えば酸化銅を使用する場合のよ
うに(酸化ニッケルと対立するものとして)溶融される
時に最高である。その上、過熱粒子が溶融される時に過
熱粒子で還元帯に伝達すべき熱の割合は、火炎温度に応
じて約80〜95%まで増大する。
Of course, the rate of reduction will be increased by carrying out the process at higher temperatures. On the other hand, the reduction rate can also be increased when the material to be reductively smelted consists of particles with a reasonably small size. The rate of reduction is highest when the superheated condensate particles to be sprayed onto the coke layer 23 are melted, such as when using copper oxide (as opposed to nickel oxide). Moreover, the proportion of heat that must be transferred to the reduction zone by the superheated particles when they are melted increases by about 80-95% depending on the flame temperature.

熱伝達が適当である時には、還元速度および溶融速度は
、浸透速度よりも迅速になることができる。この場合に
は、浸透は、全プロセスの限定因子となることかある。
When heat transfer is adequate, the rate of reduction and melting can be faster than the rate of permeation. In this case, penetration may become the limiting factor for the entire process.

浸透速度は、界面活性物質(これらのうちには硫黄およ
び酸素がある)の存在下で加速することが見出された。
It has been found that the rate of penetration is accelerated in the presence of surfactants (among these are sulfur and oxygen).

非常に低濃度のこれらの物質は、非鉄金属および合金の
表面張力を劇的に下げ、それ故浸透速度を高めるのに貢
献する。
Very low concentrations of these substances contribute to dramatically lowering the surface tension of non-ferrous metals and alloys and therefore increasing the rate of penetration.

非鉄金属酸化物の還元の結果(前記工程(c)) 、若
干のコークスは消費され、C02およびCOからなる気
相がコークス炎がら発生する。
As a result of the reduction of the non-ferrous metal oxides (step (c) above), some coke is consumed and a gas phase consisting of C02 and CO is generated in the coke flame.

還元反応によって消費された粒状コースクを補充するた
めに、固体粒状炭素質材料を還元帯に供給する。このこ
とは、各種の方法で実施でき、2つの可能な任意の方法
が第2図に図示されている。
Solid particulate carbonaceous material is fed to the reduction zone to replenish the particulate coke consumed by the reduction reaction. This can be done in a variety of ways, two possible options being illustrated in FIG.

任意の方法の1つは、炭素質材料33を炉屋根31を通
して供給材料ジェット(炎21)に供給する方法である
。別の任意の方法は、バーナー17を通してこの材料を
供給材料とともに導入することである。両方の場合にお
いて、炭素質材料33は、コークス層23上にわたって
全く一様に分布されるようになる。この材料は、本発明
によれば、粒径約5mm〜約25mmを有するので、炎
21を通過しかつコークス層23」二に落下しながら、
それの小割合のみしか燃焼しないであろう。
One optional method is to feed the carbonaceous material 33 through the furnace roof 31 to the feed jet (flame 21). Another optional method is to introduce this material through burner 17 along with the feed material. In both cases, the carbonaceous material 33 becomes quite uniformly distributed over the coke layer 23. This material, according to the invention, has a particle size of about 5 mm to about 25 mm, so that while passing through the flame 21 and falling into the coke layer 23',
Only a small percentage of it will burn.

このコークス燃焼量は、炎中の曝気比か不法によって必
′化とされる水塾のままであるように酸素〕5および燃
料13の割合を、調節することによって配慮してもよい
The amount of coke burnt may be taken into account by adjusting the proportions of oxygen 5 and fuel 13 so that the aeration ratio in the flame remains the same as that required by law.

コークス層23から発生する一酸化炭素は、炉1つ中で
後燃焼してもよい。このことは、二次酸素35および/
または空気を第2図に示すように導入することにより、
または−酸化炭素の後燃焼を完了するのに必要であろう
ように燃料曝気比を10CIよりも高くに調節すること
により実施できる。後燃焼は、全熱収支に寄与して燃料
の消費の更なる減少を生ずるであろう。
The carbon monoxide generated from the coke layer 23 may be post-combusted in one furnace. This means that secondary oxygen 35 and/or
Or by introducing air as shown in Figure 2,
or - by adjusting the fuel aeration ratio to greater than 10 CI as may be necessary to complete the carbon oxide after-combustion. After-combustion will contribute to the total heat balance resulting in a further reduction in fuel consumption.

例  1 ニッケルー銅合金は、ニッケルおよび銅の工業的に製造
された酸化物のブレンドを使用して製造した。ブレンド
は、重量%で35.5Ni。
Example 1 A nickel-copper alloy was produced using a blend of industrially produced oxides of nickel and copper. The blend is 35.5Ni by weight.

39.3Cu、3.9Feおよび0.5Coを含有して
いた。ブレンド中の粒径分布は、次の通りであった。
It contained 39.3Cu, 3.9Fe and 0.5Co. The particle size distribution in the blend was as follows.

このブレンドを天然ガスおよび酸素とともに水冷バーナ
ーを通して所望温度に予熱された炉に連続的に注入した
。実験時に、炉は自溶的に操作した。
This blend was continuously injected with natural gas and oxygen through a water-cooled burner into a preheated furnace to the desired temperature. During the experiment, the furnace was operated autogenously.

このことを達成するために、炉を外部的に、しかしその
壁、底および屋根を通しての炉からの熱の損失を防止す
る(補償する)のに必要な程度でのみ加熱した。このよ
うに、炉は、本質上断熱的であり、それ故その中で実施
される還元製錬法に必要とされる熱は、酸化物ブレンド
が注入された燃料−酸素混合物の燃焼による炉内で全く
発生された。
To achieve this, the furnace was heated externally, but only to the extent necessary to prevent (compensate) the loss of heat from the furnace through its walls, bottom and roof. Thus, the furnace is adiabatic in nature and therefore the heat required for the reductive smelting process carried out within it is derived from combustion of the fuel-oxygen mixture into which the oxide blend is injected. It was totally generated.

供給材料ジェットを燃焼帯として役立つ炉空間の上部に
注入した。燃焼帯以下の炉の下部は、受容ルツボを含ん
でいた。酸化物供給材料の加熱粒子は、供給材料ジェッ
ト(炎)から下方に落下して受容ルツボに捕集し、一方
加熱燃焼(廃)ガスを炉屋根内の煙路を通して炉空間か
ら除去した。
A feed jet was injected into the upper part of the furnace space, which served as the combustion zone. The lower part of the furnace below the combustion zone contained the receiving crucible. The heated particles of the oxide feed fell downwardly from the feed jet (flame) and were collected in the receiving crucible, while the heated combustion (waste) gases were removed from the furnace space through a flue in the furnace roof.

ニッケルー銅合金の製造を燃焼ガスの還元ポテンシャル
約0.07のみに対応する燃料曝気比95%で実施した
(第1図参照)。この還元ポテンシャル値は、この実験
で使用した温度において酸化ニッケルの還元に必要とさ
れるものよりも低く (以下参照)、それ故酸化ニッケ
ルの還元は炎中て熱力学的に可能ではなかった。他方、
酸化物ブレンドの約49重量%であった酸化第二銅は、
高温において熱力学的に不安定である。それは、空気雰
囲気中で約1020℃において次の通り解離する。
The production of the nickel-copper alloy was carried out at a fuel aeration ratio of 95%, corresponding to a combustion gas reduction potential of only about 0.07 (see FIG. 1). This reduction potential value is lower than that required for the reduction of nickel oxide at the temperatures used in this experiment (see below), so reduction of nickel oxide was not thermodynamically possible in a flame. On the other hand,
Cupric oxide was about 49% by weight of the oxide blend.
Thermodynamically unstable at high temperatures. It dissociates at about 1020° C. in an air atmosphere as follows.

2CuO−4Cu20+0゜502 1400℃よりもかなり高い火炎温度での解離酸素圧は
、1気圧よりも数桁高い。高温炎中で事実上時間零で進
行する前記解離反応から生ずる酸素は、燃焼プロセスで
直接関与するとみなされなければならず、それ故この酸
素を、95%よりも高い曝気を計算しかつ設定する時に
ガス状酸素に加えた。
2CuO-4Cu20+0°502 The dissociated oxygen pressure at flame temperatures well above 1400°C is several orders of magnitude higher than 1 atm. The oxygen resulting from said dissociation reaction, which proceeds in virtually zero time in a hot flame, must be considered to directly participate in the combustion process, and therefore this oxygen should be calculated and set at higher than 95% aeration. Sometimes added to gaseous oxygen.

従って、この操作において、天然ガスおよびガス状酸素
入力をそれぞれ固体供給材料の約7.0重量%および2
0重量%に設定し、固体供給速度は9.7kg/hであ
った。
Therefore, in this operation, the natural gas and gaseous oxygen inputs are approximately 7.0% and 2% by weight of the solid feed, respectively.
It was set at 0% by weight and the solids feed rate was 9.7 kg/h.

ランを開始する前に、ニッケルー銅合金ヒール(hee
l) 4. 6kgをその表面上にコークスプリーズ(
還元剤)の厚さ約3印の層を有する受容ルツボ中で予備
溶融した。試験時に、コークスを炉屋根を通して加える
ことによりて、コークス層の厚さを約2〜4cmに維持
した。
Before starting your run, check your nickel-copper alloy heels.
l) 4. 6 kg of coke on its surface (
(reducing agent) in a receiving crucible with a layer approximately 3 marks thick. During testing, the coke layer thickness was maintained at approximately 2-4 cm by adding coke through the furnace roof.

固体供給材料は、コークスを通しての金属生成物の良好
な浸透速度を保証するために酸化物ブレンドの7.5重
量%の量の硫黄含有材料の添加を包含した。硫黄含有材
料の組成(重量%)は、次の通りであった。
The solid feed included the addition of sulfur-containing material in an amount of 7.5% by weight of the oxide blend to ensure a good penetration rate of metal products through the coke. The composition (wt%) of the sulfur-containing material was as follows.

Cu   Ni    Co   Fe   S   
S。
Cu Ni Co Fe S
S.

−−−−−−=4 15、6 56.2 0.98 2.6 16. O1
,76ランで使用したコークスプリーズは、以下の組成
(重置%)を有していた。
-------=4 15, 6 56.2 0.98 2.6 16. O1
, 76 runs had the following composition (overweight %):

Z世 ?匡 土 世 工 H2O 89、389゜2 0.47 2.42 8.1.1 
0.28その粒径分布は、次の通りであった。
Z world? H2O 89, 389°2 0.47 2.42 8.1.1
0.28 The particle size distribution was as follows.

コークス灰は、以下の成分(重量%)を含有していた。The coke ash contained the following components (% by weight):

7.4  54.5 25.6  5.1  1.9こ
の灰は、その蓄積およびコークスを通しての金属浸透の
付随遅延を回避するためにフラックスで溶かさなければ
ならない高耐火物である。品溶融性低粘度スラグを調製
することによって、このことを達成した。従って、重量
%で75 Ca 0゜25 Ca F 2からなるフラ
ックスを灰S iO2十A 120 a 十M g O
+ Ca Oの65重量%または還元コースで消費され
たコークスの4.6重量%に対応する量で固体供給材料
に加えた。得られたスラグは、以下の組成(重量%):
34CaO十MgO138SiO2,18A1203お
よび10 Ca F 2を有すると予想された。このス
ラグは、液相線温度1250℃未満および1400℃で
の粘度2ポアズ未満を有する。このスラグの液柑綿温度
および粘度は、FeOの形のスラグ鉄含量が増大するに
つれて実質上減少する。
7.4 54.5 25.6 5.1 1.9 This ash is a highly refractory material that must be melted with flux to avoid its accumulation and the attendant delay in metal penetration through the coke. This was achieved by preparing a low viscosity meltable slag. Therefore, a flux consisting of 75 Ca 0゜25 Ca F2 in weight percent is ash SiO20A 120a10MgO
+ Ca2O was added to the solid feed in an amount corresponding to 65% by weight of O or 4.6% by weight of the coke consumed in the reduction course. The obtained slag has the following composition (wt%):
It was expected to have 34CaO, MgO, 138SiO2, 18A1203 and 10CaF2. This slag has a liquidus temperature of less than 1250°C and a viscosity of less than 2 poise at 1400°C. The liquid temperature and viscosity of this slag decrease substantially as the slag iron content in the form of FeO increases.

前記固体供給材料を炉に1.5時間供給した。The solid feed was fed to the furnace for 1.5 hours.

前記供給速度9.7kg/hは、受容ルツボ内のコーク
ス床断面積に基づいて約20トン/ハ/日に対応した。
The feed rate of 9.7 kg/h corresponded to approximately 20 tons/h/day based on the cross-sectional area of the coke bed in the receiving crucible.

試験時に、廃ガス温度は1470〜1480℃、受容ル
ツボの上の温度は1480〜1500℃、ルツボ底の内
側の温度は約1440℃であった。
During the test, the exhaust gas temperature was 1470-1480°C, the temperature above the receiving crucible was 1480-1500°C, and the temperature inside the crucible bottom was about 1440°C.

ランが終った後、液体還元金属のピン試料を採取した。After the run was completed, a pin sample of liquid reduced metal was taken.

金属は、以下の成分(重量%)を含有していた。The metal contained the following components (% by weight):

Cu   Ni    Co   Fe    S  
  OC46、949,00,0782,670,67
0,030,02このように、事実上完全な還元が本発
明の方法を使用して達成されたことが実証された。この
試験においては、コークスの消費;は酸化物供給材料の
約9重量%であった。この消費量は、酸化物を還元する
のに化学量論的に必要とされる量よりも約25%の過剰
を提示する。廃ガスは、若干濃度のH2およびCOを含
有し、還元ポテンシャルはわずか0.10〜0.15の
範囲内であった。
Cu Ni Co Fe S
OC46,949,00,0782,670,67
0,030,02 Thus, it was demonstrated that virtually complete reduction was achieved using the method of the present invention. In this test, the coke consumption was approximately 9% by weight of the oxide feed. This consumption represents an approximately 25% excess over the amount stoichiometrically required to reduce the oxide. The waste gas contained some concentrations of H2 and CO, and the reduction potential was only in the range of 0.10-0.15.

例  2 本例は、本発明の方法がわずかに100%よりも高い燃
料曝気比で成功裡に実施できることを例示する。
Example 2 This example illustrates that the method of the present invention can be successfully implemented at fuel aeration ratios slightly higher than 100%.

この操作において、燃料曝気比が118%、即ち遊離酸
素を含有するのでニッケル金属も銅金属も炎それ自体の
中で製造できなかった以外は、固体供給材料は例1にお
けるのと正確に同じ組成を有していた。天然ガスおよび
ガス状酸素入力をそれぞれ固体供給材料の約7重量%お
よび26重2%に設定し、固体供給速度は10kg/h
または21トン/d7日であった。同じコークスプリー
ズを還元剤として使用し、コークス層の厚さを例1にお
けるのと同じ方法で約3〜5c+nに維持した。
In this operation, the solid feed was of exactly the same composition as in Example 1, except that the fuel aeration ratio was 118%, i.e., neither nickel metal nor copper metal could be produced in the flame itself since it contained free oxygen. It had Natural gas and gaseous oxygen inputs were set at approximately 7% and 2% by weight of the solid feed, respectively, and the solids feed rate was 10 kg/h.
Or 21 tons/d7 days. The same coke pleat was used as the reducing agent and the thickness of the coke layer was maintained at about 3-5c+n in the same manner as in Example 1.

試験時に、廃ガス温度は約1500℃、受容ルツボの」
二の温度は約1510℃、ルツボ底の内側の温度は約1
425°Cであった。
During the test, the exhaust gas temperature was approximately 1500°C in the receiving crucible.
The second temperature is about 1510℃, and the temperature inside the crucible bottom is about 1
The temperature was 425°C.

ランが終った後、液体還元金属のビン試料を採取した。After the run was completed, a bottle sample of liquid reduced metal was taken.

金属は、以下の成分(重量%)を含有していた。The metal contained the following components (% by weight):

Cu   Ni   Fe    S    OC44
、350,2B、 95 0.7B  0.04 0.
07この試験において、コークスの消費量は酸化物供給
材料の約11重量%であり、廃ガス還元ポテンシャルは
0.01〜0.05の範囲内であった。
CuNiFeSOC44
, 350,2B, 95 0.7B 0.04 0.
07 In this test, the coke consumption was about 11% by weight of the oxide feed and the waste gas reduction potential was in the range of 0.01-0.05.

コークス炎がら上がるCOの実質的後燃焼は、この実験
において起こり、それによって例1の対応の値に比較し
て廃ガスのはるかに低い還元ポテンシャルを生じ、並び
に廃ガス温度(燃焼帯)および受容ルツボ直上の温度(
還元帯)の若干の増大を生ずることが明らかである。
Substantial after-combustion of the CO in the coke flame occurred in this experiment, thereby resulting in a much lower reduction potential of the waste gas compared to the corresponding values in Example 1, as well as a reduction in the waste gas temperature (combustion zone) and acceptability. Temperature directly above the crucible (
It is clear that this results in a slight increase in the reduction zone).

比較試験 例1および2で得られた良好な結果と対照的に、燃料曝
気比的65%および55%を使用して火炎還元を試みた
時には非常な不良な結果が得られた。
In contrast to the good results obtained in Comparative Test Examples 1 and 2, very poor results were obtained when flame reduction was attempted using fuel aeration ratios of 65% and 55%.

65%燃料曝気においては、生成物の表面温度が144
0〜1450℃であるとしても非流体生成物が得られた
。以下の分析値(重量%)を有するダストおよびルツボ
生成物を回収した。
At 65% fuel aeration, the product surface temperature is 144
A non-fluid product was obtained even at 0-1450<0>C. Dust and crucible products were collected with the following analysis values (wt%):

Ni    Cu   Co   Fe   Oルツボ
生成物   45. 942. 0 0. 59 2.
 36 9. 51ダスト        9. 07
 76、 8 0. 1B  8. 70 4.32X
RD分析は、ルツボ生成物か主として銅−ニッケル合金
と酸化ニッケルとの混合物であり、一方ダストが銅−ニ
ッケル合金と酸化第一銅とフェライトとの混合物である
ことを示した。ブレンドされた酸化物供給材料の全還元
率は、わずか66%であった。
Ni Cu Co Fe O crucible product 45. 942. 0 0. 59 2.
36 9. 51 Dust 9. 07
76, 8 0. 1B 8. 70 4.32X
RD analysis showed that the crucible product was primarily a mixture of copper-nickel alloy and nickel oxide, while the dust was a mixture of copper-nickel alloy, cuprous oxide, and ferrite. The total reduction of the blended oxide feed was only 66%.

次いで、第二火炎還元実験を燃料曝気比的5596で実
施した。この曝気での所要燃料消″*Uは、固体供給材
料の22重2%のメタンであると計算された。固体供給
速度は8.8kg/hであり、一方すべての他の必須パ
ラメーターは前の火炎還元実験と事実上同じままであっ
た。
A second flame reduction experiment was then conducted at a fuel aeration ratio of 5596. The required fuel consumption for this aeration was calculated to be 2% methane by weight of the solid feed. The solid feed rate was 8.8 kg/h, while all other essential parameters were remained virtually the same as in the flame reduction experiment.

この実験が終了した時、ルツボ内容物が再度流体ではな
かったので、吸引ビン試料を得ることができなかった。
At the end of this experiment, no aspirate bottle samples could be obtained because the crucible contents were not fluid again.

穿孔によって試料採取されたルツボ生成物およびダスト
は、それぞれ酸素5.0%および4.5%を合釘1.て
いた。全還元率は75%であった。XRD分析は、銅−
ニッケル合金に加えて、ルツボ生成物が酸化ニッケルを
含有し、ダストが酸化第一銅およびフェライトを含有し
、即ち第二実験で得られた最終材料の組成か第一実験と
同じであることを示した。
The crucible product and dust sampled by drilling were doweled with 5.0% and 4.5% oxygen, respectively. was. The total return rate was 75%. XRD analysis shows that copper-
In addition to the nickel alloy, the crucible product contains nickel oxide and the dust contains cuprous oxide and ferrite, i.e. the composition of the final material obtained in the second experiment is the same as in the first experiment. Indicated.

このように、低曝気比55%程度においてさえ酸化ニッ
ケルおよび酸化銅の還元を炎中で完了できなかったこと
か実験的に示された。その上、曝気比65%および55
%においては、適当なプロセス温度を維持するのに必要
とされる燃料消費量は、それぞれ曝気比100%での燃
料消費量の2.3倍および3.7倍である。多分、はる
かに微細な粒径の酸化物の場合、例えば曝気比45%に
おいては、この曝気での還元ポテンシャルが曝気55%
でのものと比較してほとんど2倍であろうので、はるか
に良好な火炎還元率が達成できると言うことができた(
第1図)。しかし、燃料消費量は、曝気比100%での
燃料消費量の約9倍、即ち前記例で使用した酸化物供給
材料の約56重ユ06でなければならないであろう。更
に、固体供給材料の(11位重量当たり莫大容量の廃ガ
スが生じて非常に高いダスト化速度を生ずるであろう。
Thus, it was experimentally shown that the reduction of nickel oxide and copper oxide could not be completed in the flame even at a low aeration ratio of about 55%. Moreover, aeration ratio 65% and 55%
%, the fuel consumption required to maintain a suitable process temperature is 2.3 and 3.7 times the fuel consumption at 100% aeration ratio, respectively. Perhaps for much finer particle size oxides, e.g. at an aeration ratio of 45%, the reduction potential at this aeration is as low as 55% aeration.
It could be said that a much better flame reduction rate could be achieved since it would be almost twice as much as that in
Figure 1). However, the fuel consumption would have to be about 9 times the fuel consumption at 100% aeration ratio, or about 56 units/kg of the oxide feed used in the example above. Additionally, huge volumes of waste gas will be generated per weight of solid feed, resulting in very high dusting rates.

最後に、排気ガスは、利用する燃料の化学エネルギーの
支配的部分を保持するであろうし、このことは後燃焼お
よび廃ガス熱回収用のシステムを使用することを必要と
するであろう。この場合、火炎還元製錬法は、非鉄金属
の製造のために経済的に一層魅力のないものになるであ
ろう。本発明の別の態様は、非鉄卑金属および鉄(すべ
て主として酸化物形)を含有する材料への還元製錬法の
適用からなる。この種の方法の主目的は、酸化鉄を廃棄
可能な溶融鉄含aスラグを生ずるのに必要とされる還元
率に選択的に還元しながら、非鉄金属をこれらの金属に
高度に富んだ溶融相に還元しかつ回収することである。
Finally, the exhaust gas will retain the predominant part of the chemical energy of the fuel utilized, which will require the use of systems for after-combustion and waste gas heat recovery. In this case, flame reduction smelting processes would become economically less attractive for the production of non-ferrous metals. Another aspect of the invention consists in the application of reductive smelting processes to materials containing non-ferrous base metals and iron (all primarily in oxide form). The main purpose of this type of process is to selectively reduce iron oxides to the reduction rate required to produce a disposable molten iron-bearing slag while converting non-ferrous metals into a molten metal highly enriched in these metals. to reduce and recover the phase.

このような材料の一例は、銅酸焼物、即ち硫化銅精鉱の
酸化焙焼生成物である。この場合には、粗銅および秋シ
リケートスラグ(または鉄石炭質スラグ)は、本誌の最
終製品である。
An example of such a material is copper acid roast, ie, the oxidized roast product of copper sulfide concentrate. In this case, blister copper and fall silicate slag (or ferruginous slag) are the final products of this publication.

抽出冶金の当業者は、遊離酸化鋼の還元に必要とされる
熱力学条件と鉄シリケートスラグからの酸化銅を還元し
てスラグを廃棄可能にさせるのに必要とされる条件との
間の劇的差を良く知っている。遊離酸化銅は、非常に低
濃度のCOまたはHを含有するco−co  またはH
2−H20混合物で銅金属に還元される。例えば、12
50℃でCu20−Cu混合物と平衡状態にある気相は
、CO約0.005容量%のみを含有する。他方、Cu
2.5%を含有する25%S t 02鉄シリケートス
ラグを得ることは、スラブがCO約9.5容量%を含有
するco−co。混合物(CO/CO2比約0,1比相
0)と平衡状態にあることを必要とする。同じi’R度
での同じスラグは、CO/CO2比約0,7比相0u1
%を含有するであろうし、約2.0までのCO/CO2
比の更なる増大はスラグの銅含量を最小約0.6%まで
に減少するであろう。
Those skilled in the art of extractive metallurgy will appreciate the play between the thermodynamic conditions required to reduce the free oxidized steel and those required to reduce the copper oxide from the iron silicate slag to render the slag disposable. I know the difference well. Free copper oxide is co-co or H containing very low concentrations of CO or H.
2-H20 mixture to copper metal. For example, 12
The gas phase in equilibrium with the Cu20-Cu mixture at 50<0>C contains only about 0.005% by volume of CO. On the other hand, Cu
Obtaining a 25% S t 02 iron silicate slag containing 2.5% co-co in which the slab contains about 9.5% by volume of CO. It is necessary to be in equilibrium with the mixture (CO/CO2 ratio approximately 0.1 phase 0). The same slag at the same i'R degree has a CO/CO2 ratio of approximately 0,7 ratio phase 0u1
% and up to about 2.0 CO/CO2
Further increases in the ratio will reduce the copper content of the slag to a minimum of about 0.6%.

スラグ銅含量と気を目還元ポテンシャル(CO/CO,
比)との間の前記関係は、同しかてのIe ”1−Ij
l能tスラグの製」青と同時に銅金属の直1妾製造を要
2F、する1:λ冗製錬法の鍵である。第1図に示す関
係か・き、そして従来技術に適用されるようなこの関係
の前記議論から、・11コびに前の例に提示される実験
データから、11銅と廃棄スラグとの同時製造は、−に
中での同時加熱および還元を意図する方法では経済的か
つ技術的に実行可能ではないことが明らかである。特に
、粗銅および例えばCuO16%をaMする廃棄可能な
スラグを米国特許第4,421,552号明細書で意図
される方法と類似の方法で製造することは、全く実行可
能ではない。
Slag copper content and reduction potential (CO/CO,
The above relationship between Ie "1-Ij
This is the key to the 1:λ red smelting method, which requires 2 floors to produce copper metal at the same time as blue. From the relationship shown in Figure 1, and from the foregoing discussion of this relationship as applied to the prior art, from the experimental data presented in the previous example and the simultaneous production of copper and waste slag. It is clear that the method intended for simultaneous heating and reduction in - is not economically and technically viable. In particular, it is simply not feasible to produce disposable slag of blister copper and, for example, 16% CuO in a manner similar to that contemplated in US Pat. No. 4,421,552.

これに対し、加熱および還元が時間とともに空間におい
ても分離される本発明の方法においては、同じ炉での粗
銅および廃棄可能なスラグの製造の1」的は、加熱およ
び還元の両方が本発明の提案法のこれらの2工程の各々
に最適の条件下で実施されるので、単純な経済的方法で
達成される。詳細には、加熱は、実質」二非還元性の窩
部炎中で実施さね、−−ツノ還元は、粉状コ−ニ!ノ、
の1・り層内てJ達成さI’Lる。このことを月1−の
+:ilて実1,11する。
In contrast, in the process of the invention, where heating and reduction are separated in time and also in space, one objective of producing blister copper and disposable slag in the same furnace is that both heating and reduction are Since each of these two steps of the proposed method is carried out under optimal conditions, it is achieved in a simple and economical manner. In particular, the heating is carried out in a virtually non-reducing flame; of,
J is achieved within the first layer of I'L. Let's do this by +:il of month 1-1.

例 −3 1伺’g’; U’x !勿とシリカ質フラックスとの
ブlノント・2前の例と同し方法および炉において人智
ガフ、および酸素とともに連続的に注入した。これら’
) 4’+ 11−1の組成は、次の通りであった(重
量?o)。
Example -3 1 'g';U'x! Of course, Brunont 2 with siliceous flux was injected continuously in the same manner as in the previous example and in the furnace with a silica gaff and oxygen. these'
) The composition of 4'+ 11-1 was as follows (weight?o).

燃焼物33.01.1134.30,352,500,
94 0,940.507ラノクス −   −0,0
7−99,20,430,010,01フラツクス添加
は、燃焼物の15重重量てあっプこ。
Combustibles 33.01.1134.30,352,500,
94 0,940.507 Rannox - -0,0
7-99, 20, 430, 010, 01 flux addition equals 15 weight of combustion material.

このランを燃料曝気比100%で実施した。従って、天
然ガスおよび酸素入力をブレンドされた固体供給材料の
6.2重量%および23.2重量%に設定した。固体供
給速度は、9.9kg/hまたは21トン/イ/日であ
った。同じコークスプリーズを使用し、例1および2に
記載されたのと同じ方法で炉に装入した。特殊なフラッ
クスは、コークスの灰を造滓するのに使用しなかった。
This run was conducted with a fuel aeration ratio of 100%. Therefore, natural gas and oxygen inputs were set at 6.2% and 23.2% by weight of the blended solids feed. The solids feed rate was 9.9 kg/h or 21 tons/i/day. The same coke pleat was used and charged to the furnace in the same manner as described in Examples 1 and 2. No special flux was used to slag the coke ash.

ラン時に、廃ガス温度は1430〜1440°C5受容
ルツボの上の温度は1440〜1450°C1ルツボ底
の内側の温度は約1200℃であった。
During the run, the exhaust gas temperature was 1430-1440°C5 the temperature above the receiving crucible was 1440-1450°C1 the temperature inside the crucible bottom was about 1200°C.

供給1.5時間後、ランを停止し、溶融生成物の試料を
採取した。それらは、分析したところ以下の成分(重量
%)を有していた。
After 1.5 hours of feed, the run was stopped and a sample of the molten product was taken. When analyzed, they had the following components (% by weight):

tn        銅  95.7   2.1li
7      0,820.22     −    
  −         −廃棄スラグ 0.47 0
.03  49.3 0.08  2g、0 2.[i
5  3.81  6.2石油コークス、石炭、無煙灰
などの各種の粒状炭素質材料を使用し、シリカ質フラッ
クスの割合を変え、並びに石炭質フラックスを使用して
、多数の他のランを同様の条件下で実施した。その上、
81.9重量%までを有する銅鍜焼物を使用した。
tn copper 95.7 2.1li
7 0,820.22 -
- -Waste slag 0.47 0
.. 03 49.3 0.08 2g, 0 2. [i
5 3.81 6.2 Numerous other runs were similarly conducted using various granular carbonaceous materials such as petroleum coke, coal, and smokeless ash, with varying proportions of siliceous flux, as well as using coalous flux. It was carried out under the following conditions. On top of that,
Copper pottery with up to 81.9% by weight was used.

顕著に終始一貫した結果が、廃棄スラグ銅含量0.4〜
0,9%を使用してこれらのすべてのランにおいて得ら
れた。炭素質材料(コークスプリーズを含めて)の消費
量は燃焼物の5.6〜8.0重量%の範囲内であり、廃
ガス還元ポテンシャルは0.07〜0.22の範囲内で
あった。
Remarkably consistent results were obtained for waste slag copper contents of 0.4~
obtained in all these runs using 0.9%. The consumption of carbonaceous materials (including coke please) was in the range of 5.6-8.0% by weight of the combustibles, and the waste gas reduction potential was in the range of 0.07-0.22. .

後者の値は、スラグ銅含量を最小的0.6%までに減少
するのに必要とされる平衡CO/CO2比約2よりも数
倍低い。この事実は、本発明の方法においては還元帯(
コークスの薄層)および炉フリーボード(rreebo
ard )  (燃焼帯)での条件が、還元および燃焼
が最も効率良い方法で進行できるように実質上好都合に
非常に異なることを確証する。
The latter value is several times lower than the equilibrium CO/CO2 ratio of about 2 required to reduce the slag copper content to a minimum of 0.6%. This fact indicates that in the method of the present invention, the reduction zone (
thin layer of coke) and furnace freeboard (rreebo
ard ) (combustion zone) to ensure that the conditions are substantially advantageously very different so that reduction and combustion can proceed in the most efficient manner.

以下の例は、ニッケル暇焼物、硫化ニッケル精鉱の部分
酸化焙焼の鉄含有生成物の還元製錬に対しての本発明の
適用を例示する。銅酸焼物に対立するものとして、ニッ
ケル暇焼物は、有意量の硫黄(通常約5〜12重量%の
範囲内)を含有する。
The following example illustrates the application of the present invention to the reductive smelting of a nickel roast, an iron-containing product of partially oxidized roasting of nickel sulfide concentrate. As opposed to copper acid firings, nickel firings contain significant amounts of sulfur (usually in the range of about 5-12% by weight).

この硫黄の大部分は硫化物状であるが、若干量の硫酸塩
状硫黄も燃焼物に存在していてもよい。暇焼物鉄の支配
的部分は赤鉄鉱および磁鉄鉱−トレボライト固溶体の形
であり、一方ニッケルの実質割合は依然として硫化物状
硫黄と結合したままである。ニッケル暇焼物に適用され
る還元製錬法の主目的は、マット中のニッケルおよび他
の非鉄金属、例えば銅、特にコバルトを還元しかつ濃縮
し、かつ必要に応じて酸化鉄をウスタイトに還元して廃
棄可能な鉄シリケートスラグを製造することにある。こ
の目的は、ソ連の発明者証第 383753号明細書および米国特許第4.344,7
92号明細書に推奨のようにニッケル、銅および鉄を含
有する硫化物状金属合金(硫黄不足マット)を製造する
ことによって最善に達成される。
Most of this sulfur is in the form of sulfides, although some sulfur in the form of sulfates may also be present in the combustion product. The predominant portion of the free-burning iron is in the form of hematite and magnetite-trebolite solid solutions, while a substantial proportion of the nickel remains combined with sulphide-like sulfur. The main purpose of the reductive smelting process applied to nickel burnt products is to reduce and concentrate nickel and other non-ferrous metals in the matte, such as copper, especially cobalt, and optionally reduce iron oxides to wustite. The objective is to produce iron silicate slag that can be disposed of. This purpose is based on USSR Inventor's Certificate No. 383,753 and US Patent No. 4.344,7.
This is best achieved by producing a sulfide-like metal alloy (sulfur-deficient matte) containing nickel, copper and iron as recommended in the '92 specification.

例4 前記例に記載されたのと同じ装置および方法を使用して
、ニッケル暇焼物とシリカ質フラックスとのブレンドを
天然ガスおよび酸素で連続的に製錬した。暇焼物は、以
下の組成(重量%)を有していた。
Example 4 Using the same equipment and methods described in the previous example, a blend of nickel time burnt and siliceous flux was continuously smelted with natural gas and oxygen. The baked goods had the following composition (% by weight).

3.10 15.8 0.5+  40.6 12.2
 1.16  B、0 1.5   G、97 0.9
9暇焼物鉄の約75%は、三価の酸化状態であった。
3.10 15.8 0.5+ 40.6 12.2
1.16 B, 0 1.5 G, 97 0.9
Approximately 75% of the 9-year-old iron was in the trivalent oxidation state.

フラックス組成は例3で与えられたものと同じであり、
その添加は暇焼物の10.5重量%であった。暇焼物硫
黄を酸化から保護するために、天然ガスおよび酸素人力
をそれぞれ暇焼物の9重量%および33重−%で使用し
て、試験を試料曝気比的98%で実施した。固体供給速
度は、8. 9kg/hまたは19トン/rrI’/日
であった。前の例と同じ固体還元剤を使用し、その層を
厚さ2〜3cmに維持した。
The flux composition is the same as given in example 3,
The addition was 10.5% by weight of the free time. To protect the burnt sulfur from oxidation, tests were conducted at 98% sample aeration, using natural gas and oxygen at 9% and 33% by weight of burnt material, respectively. The solid feed rate is 8. It was 9 kg/h or 19 tons/rrI'/day. The same solid reducing agent as in the previous example was used and the layer was kept at a thickness of 2-3 cm.

ラン時に、廃ガス温度は約1360℃受容ルツボの上の
温度は約1375℃、ルツボ底の内側の温度は約120
0℃であった。
During the run, the exhaust gas temperature is approximately 1360°C, the temperature above the receiving crucible is approximately 1375°C, and the temperature inside the crucible bottom is approximately 120°C.
It was 0°C.

供給1,5時間後、ランを停止し、溶融マットおよびス
ラグの試料を採取した。それらは、分析したところ、次
の成分ををしていた(重量%)。
After 1.5 hours of feeding, the run was stopped and samples of the molten mat and slag were taken. When analyzed, they contained the following components (wt%):

マット 7.77 42.1  1.0  25.32
2.9  −  −   −   −スラグ 0:L7
  0.19  0.10 45.0 1.47 28
.7 3.7g   3.65   [i、5これらの
分析は、非常に高品位の硫黄不足マット(Cu+Ni+
Co−51重量%)中の非鉄金属の優秀な還元、濃縮お
よび回収を示す。コークスの消費量は固体供給材料の2
.4重量%のみであり、廃ガス還元ポテンシャルは0.
19のみであった。
Matt 7.77 42.1 1.0 25.32
2.9 - - - -Slag 0:L7
0.19 0.10 45.0 1.47 28
.. 7 3.7g 3.65 [i,5 These analyzes show that very high grade sulfur deficient matte (Cu+Ni+
It shows excellent reduction, concentration and recovery of non-ferrous metals in Co-51% by weight). The consumption of coke is 2 of the solid feed material.
.. It is only 4% by weight, and the waste gas reduction potential is 0.
There were only 19.

比較の目的で、試験を従来技術に従ってニッケル暇焼物
の火炎還元製錬について実施した。この試験を後述する
For comparison purposes, tests were carried out on flame reduction smelting of nickel time-fired products according to the prior art. This test will be described later.

比較試験 コークス層を使用しない以外は前の例と同じ装置を使用
して、例4と同じニッケル■焼物とシリカ質フランクス
とのブレンドを天然ガスおよび酸素で溶融した。天然ガ
スおよび酸素入力をそれぞれ暇焼物の20重重量および
45重量%で使用して、試験を燃料曝気比62%で実施
し、固体還元剤を使用しなかった。固体供給速度および
温度は、例4に示されたものと同様であった。
Comparative Test Using the same equipment as in the previous example but without the coke layer, the same blend of nickel burnt and siliceous franks as in Example 4 was melted with natural gas and oxygen. Tests were conducted at a fuel aeration ratio of 62% using natural gas and oxygen inputs of 20 and 45% by weight of burnt material, respectively, and no solid reductant was used. Solids feed rates and temperatures were similar to those shown in Example 4.

供給1.5時間後、ランを停止し、溶融マ・ノドおよび
スラグの試料を採取した。それらは、分析したところ、
次の成分(重量%)を有していた。
After 1.5 hours of feed, the run was stopped and samples of the molten mandrel and slag were taken. When they were analyzed,
It had the following components (% by weight):

スラグ 0.25  0.4 0.247.7 1.3
527.o   4.0   3.31  9.9この
試験において、燃料および酸素入力は、例4のものの2
.2倍および1,4倍であった。従って、廃ガス還元ポ
テンシャルは0.77、即ち例4のものの4倍であった
。それにも拘らず、スラグニッケルおよびコバルト含量
が例4のものの2倍であったので、非鉄金属の還元およ
び回収は著しくより不良であつた。
Slag 0.25 0.4 0.247.7 1.3
527. o 4.0 3.31 9.9 In this test, the fuel and oxygen inputs were 2 of those in Example 4.
.. It was 2 times and 1.4 times. Therefore, the waste gas reduction potential was 0.77, or 4 times that of Example 4. Nevertheless, since the slag nickel and cobalt content was twice that of Example 4, the reduction and recovery of non-ferrous metals was significantly poorer.

本発明は、今までは酸素物(酸化銅と酸化ニッケルとの
ブレンド、銅酸焼物)または酸化物+硫化物にッケル暇
焼物)の化学形で非鉄卑金属を含有する材料〔鉄は、存
在する時には主として酸化物形である(銅酸焼物および
ニッケル暇焼物)〕に関する適用において実証されてい
る。これらの種類の材料の還元製錬は、外部燃料を使用
してのみ実施できる。
The present invention is directed to materials that contain non-ferrous base metals in the chemical form of oxygen substances (blends of copper oxide and nickel oxide, copper acid roasted products) or oxides + sulfides (copper acid roasted products). Sometimes it is mainly in the oxide form (copper acid firing and nickel firing)]. Reductive smelting of these types of materials can only be carried out using external fuels.

本発明の範囲の反対側では、還元製錬法は、自溶的に、
即ち外部燃料を全く使用せずに酸素で製錬できる硫化鉱
石、精鉱、マットなどの微粉砕硫化物状材料に適用され
る。これらの材料の場合には、還元帯で粒状コークスの
薄層中で還元すべき金属酸化物の生成は、酸素での硫化
物状材料の酸化(燃焼)の結果として生ずる。燃焼帯で
の硫化物の高発熱酸化は、全製錬法に必要とされる一1
1実上すべての熱を発生する。若干の追加の熱は、必要
な時には、還元帯から上がる一酸化炭素の後燃焼によっ
て発生してもよい。燃料曝気比の概念は、達成すべき冶
金」二所望の脱硫率並びに所定の鉱物学の硫化物状材料
のj(< Qに比較して使用すべき酸素の重置割合を決
定するであろう酸素の利用効率であるので、硫化物の燃
焼の場合には使用することがもはや便利ではない。
At the other end of the scope of the invention, the reductive smelting process autogenously
That is, it applies to finely ground sulfide-like materials such as sulfide ores, concentrates, and mattes that can be smelted with oxygen without using any external fuel. In the case of these materials, the formation of the metal oxides to be reduced in the thin layer of granular coke in the reduction zone occurs as a result of the oxidation (combustion) of the sulphide-like material with oxygen. Highly exothermic oxidation of sulfides in the combustion zone is one of the
1 Generates virtually all the heat. Some additional heat, when required, may be generated by after-combustion of carbon monoxide rising from the reduction zone. The concept of fuel aeration ratio will determine the metallurgy to be achieved, the desired desulfurization rate as well as the overlapping proportion of oxygen to be used compared to the sulfide-like material of a given mineralogy. Because of the efficiency of oxygen utilization, it is no longer convenient to use in the case of sulfide combustion.

抽出冶金の当業者は、所望の脱硫率が製錬すべき硫化物
状材料の性状および最終還元生成物の組成に対する要件
に依存するであうろことを認識するであろう。特に、硫
化銅精鉱、マットおよび白カワ(CLI2S)の場合に
は、還元帯でその後に得るべき唯一の銅生成物が銅金属
であるであろうように材料の硫黄の事実上すべてをS0
2の形で酸化しかつ排除することが、冶金上可能であり
かつ望ましい。また、高脱硫率は、徐冷および浮選技術
によって銅−ニノケル転炉マットの分離から生ずる硫化
ニッケル精鉱・+12びに塩の水溶液から沈殿される硫
化ニッケルまたは硫化ニッケルーコバルト精鉱を処理す
る場合に本発明に従って冶金」二可能でありかつ望まし
い。
Those skilled in the art of extractive metallurgy will recognize that the desired desulfurization rate will depend on the nature of the sulfide-like material to be smelted and the requirements for the composition of the final reduction product. In particular, in the case of copper sulfide concentrates, mattes and white sulfides (CLI2S), virtually all of the sulfur of the material is removed from S0 so that the only copper product subsequently obtained in the reduction zone will be copper metal.
It is metallurgically possible and desirable to oxidize and eliminate in the form of 2. High desulfurization rates can also be achieved by treating nickel sulfide concentrates resulting from the separation of copper-Ninokel converter matte by slow cooling and flotation techniques and nickel sulfide concentrates or nickel sulfide-cobalt concentrates precipitated from aqueous solutions of +12 and salts. In some cases, metallurgy according to the invention is possible and desirable.

他方、実質量の鉄をa角゛する硫化ニッケル精鉱の場合
には、マットを製造しかつできるだけ多くの鉄を排除す
ることが望ましい。それ故、酸化しかつ排除すべき硫化
物状硫黄の割合は、マットの所望の品位により、そして
望ましいマット硫黄含量により支配されるであろう。マ
ットの品位および硫黄含量は、還元帯で製造すべき廃棄
スラグでの非鉄金属、特にコバルトの損失、並びにマッ
ト液相線2.1度に影響を及ぼず最も重要なパラメータ
ーの1つである。更に、完全または部分脱硫が自溶法の
目的に応じて必要とされることがある銅と、ニッケル、
または銅と鉛、または銅と鉛と亜鉛とを含有する複雑な
ポリメタリック(polyIIletal l ic)
硫化物状材料またはモノメタリック (monomeLal 1ie)材料のブレンドを処理
することに関連する各種の冶金状況があってもよい。例
えば、銅−ニッケル合金は、還元製錬の唯一の非鉄金属
生成物として望まれることがある。
On the other hand, in the case of nickel sulfide concentrates containing substantial amounts of iron, it is desirable to produce matte and eliminate as much iron as possible. The proportion of sulfidic sulfur to be oxidized and eliminated will therefore be governed by the desired grade of the matte and by the desired matte sulfur content. The grade and sulfur content of the matte are among the most important parameters, influencing the loss of non-ferrous metals, especially cobalt, in the waste slag to be produced in the reduction zone, as well as the matte liquidus of 2.1 degrees. Additionally, complete or partial desulfurization may be required depending on the purpose of the autogenous process, and nickel,
or complex polymetallics containing copper and lead, or copper, lead, and zinc.
There may be various metallurgical situations associated with processing blends of sulfide-like materials or monometallic materials. For example, a copper-nickel alloy may be desired as the only non-ferrous metal product of reduction smelting.

酸素の利用効率(または酸素効率)は、所望の脱硫率を
達成するのに化学量論上必要とされる酸素の2対この脱
硫を得るのに実際に使用されるであろう量の比率である
。通常、比較的低品位のマットが製造される時、即ち所
望の脱硫が100%よりもかなり低い時には、酸素効率
は100%に全く近い。この場合には、燃焼ガスは、は
とんど排他的にSO□からなり、認知できる濃度の遊離
酸素を含有しない。所望の脱硫率が100%に近づくと
、酸素効率は100%未満であると予想されることがあ
り、それ故燃焼ガスは若干濃度の遊離酸素を含有するこ
とがある。
Oxygen utilization efficiency (or oxygen efficiency) is the ratio of 2 of the stoichiometrically required oxygen to achieve the desired desulfurization rate to the amount that would actually be used to obtain this desulfurization. be. Typically, when relatively low grade mattes are produced, ie when the desired desulfurization is much lower than 100%, the oxygen efficiency is quite close to 100%. In this case, the combustion gases consist almost exclusively of SO□ and do not contain appreciable concentrations of free oxygen. As the desired desulfurization rate approaches 100%, the oxygen efficiency may be expected to be less than 100% and therefore the combustion gas may contain some concentration of free oxygen.

所定の硫化物状材料を燃焼する際に燃焼帯で発生される
熱鼠は、脱硫率に依存し、それ数発生される熱と達成さ
れる脱硫との間には堅い関係が存在することが明らかで
ある。その上、所定の脱硫率の場合には、発生される熱
の量は、燃焼すべき硫化物状材料の性状および製造すべ
き金属含有撚焼生成物の性状にも依存する。
The amount of heat generated in the combustion zone when burning a given sulfide-like material depends on the desulfurization rate, and a tight relationship exists between the amount of heat generated and the desulfurization achieved. it is obvious. Furthermore, for a given desulphurization rate, the amount of heat generated depends also on the nature of the sulphide-like material to be burned and the nature of the metal-containing twisted product to be produced.

鉄を実質土倉まない硫化物状材料を取り扱う時には、燃
焼プロセスは、炎中で製造すべき金属含有撚焼生成物が
主として以下の化学式によって例証されるような金属に
よって表わされるような方式で制御される。
When dealing with sulphide-like materials that have no substantial iron content, the combustion process is controlled in such a way that the metal-containing sintered products to be produced in the flame are primarily represented by metals as illustrated by the following chemical formula: be done.

Cu  S+0    →2Cu+SO−0)N i 
 S  + 202→3 N i+ 2 S O2・・
・(2)しかしながら、これらの反応に従って化学量論
量の酸素の使用は、適当に低い硫黄含量ををする金属を
必ずしも得させないことが見出された。
Cu S+0 →2Cu+SO-0)N i
S + 202→3 N i+ 2 S O2...
(2) However, it has been found that the use of stoichiometric amounts of oxygen according to these reactions does not necessarily result in metals with suitably low sulfur contents.

酸素での硫化物状材料の燃焼から生ずる金属中の適当に
低い硫黄含量を得るために、本発明に従って、式(1お
よび2)に対応するものなどの化学量論要件よりもわず
かに多い二の酸素を使用することが好ましい。この場合
には、比較的少口の金属酸化物が製造されるであろう。
In order to obtain a suitably low sulfur content in the metal resulting from the combustion of sulfide-like materials in oxygen, according to the invention a slightly higher sulfur content than the stoichiometric requirement, such as that corresponding to formulas (1 and 2), is used. It is preferred to use . In this case, a relatively small amount of metal oxide will be produced.

理想的には、これらの量は、所定の金属の酸化物(酸素
)溶解限度に対応するものに近いかわずかに多いであろ
う。これらの状況下では、酸素での硫化物状材料の燃焼
から生する金属は、酸素で飽和されるが、わずかに過飽
和されるであろうし、それ故はと/しど硫黄をAuしな
いであろう。しかしながら、実際には、金属酸素含量か
正確に酸素飽和に対応するものであるような方式で不法
を制御することは困難である。更に、高い燃焼火炎温度
での金属の酸素飽和は、還元帯での低温におけるよりも
実質上高い金属酸素含金に対応し、このことは金属酸化
物の形で金属からの酸素の?8Mを生ずるであろう。そ
れ故、炎中で製造される金属が酸素で飽和されかつそれ
らの小割合が金属酸化物の形で得られるように反応(1
〜2)の化学量論要件よりも過剰の酸素を使用すること
が、むしろ好ましい。
Ideally, these amounts would be close to or slightly greater than those corresponding to the oxide (oxygen) solubility limit for a given metal. Under these circumstances, the metal resulting from the combustion of sulfide-like materials in oxygen will be saturated with oxygen, but will be slightly supersaturated and therefore will not contain any sulfur. Dew. However, in practice it is difficult to control the irradiance in such a way that the metal oxygen content corresponds exactly to the oxygen saturation. Furthermore, the oxygen saturation of the metal at high combustion flame temperatures corresponds to a substantially higher metal oxygen content than at lower temperatures in the reduction zone, which means that the oxygen saturation from the metal in the form of metal oxides is reduced. will yield 8M. Therefore, the reaction (1
It is rather preferred to use an excess of oxygen over the stoichiometric requirements of ~2).

更に、硫化物状材料の燃焼においては、酸化物煙塵が炉
に再循環されることが経済的環境要件であるので、酸化
物は炉に入る材料に常時存在する。
Furthermore, in the combustion of sulfide-like materials, it is an economic and environmental requirement that the oxide dust be recycled to the furnace, so that oxides are always present in the material entering the furnace.

次いで、溶存酸素および金属酸化物の酸素を還元帯でυ
ト除して、硫黄および酸素の両方の少含量の最終金属を
生ずる。本発明のこの適用は、ニッケルが優先的に酸化
しかつ酸化ニッケルの柔らかい塊り(mush)を製造
する傾向があるので、有意ユのニッケルが硫化銅+イ料
に/j在する時には特に育刊である。
Then, dissolved oxygen and metal oxide oxygen are reduced to υ in the reduction zone.
The final metal has a low content of both sulfur and oxygen. This application of the invention is particularly useful when a significant amount of nickel is present in the copper sulfide material, as nickel tends to preferentially oxidize and produce soft mush of nickel oxide. It is published.

非鉄卑金属および鉄を含有する硫化物状材料を取り扱う
時には、冶金」二所望の脱硫率を達成するために酸素で
の燃焼によって発生できる熱量は、全プロセス熱収支要
件を通常はるかに超え、過剰の熱は還元帯から上がるガ
スに含まれる一酸化炭素の後燃焼のため一層大きくなる
ことがある。このように、熱収支要件は、所望の組成の
最終還元生成物を製造するという冶金目的にと衝突して
いる。
When dealing with non-ferrous base metals and iron-containing sulphide-like materials, the amount of heat that can be generated by combustion in oxygen to achieve the desired desulfurization rate usually far exceeds the total process heat balance requirements, and excess Heat can be even greater due to after-combustion of carbon monoxide contained in the gas rising from the reduction zone. Thus, heat balance requirements conflict with the metallurgical objective of producing a final reduction product of the desired composition.

この過過熱の問題は、米国特許第 4.415,356号明細書に既述のように、このよう
な硫化物状材料の一部分を焙焼し、それによって製造さ
れた低硫黄暇焼物を未焙焼硫化物状材料とブレンドして
自溶製錬すべきブレンド供給材料を得ることによって簡
単かつ有効に解決される。この立証された技術は、ブレ
ンドされた供給材料の発熱力を自溶性熱収支によって必
要とされるいかなる値にも調節させ、それ故いかなる脱
硫も達成可能にさせる。本発明の範囲内のこの技術の使
用は、燃焼帯から還元帯への熱伝達を高め、かつ実施す
べき還元仕事】を減少するので、若干の追加の好都合な
品質を自溶法に付与する。
This problem of overheating can be solved by roasting a portion of such sulfide-like material and producing a low-sulfur baked product, as previously described in U.S. Pat. No. 4,415,356. This is simply and effectively solved by blending with torrefied sulfide-like material to obtain a blended feed to be autosmelted. This proven technology allows the exothermic power of the blended feed to be adjusted to whatever value is required by the autogenous heat balance, thus making any desulfurization achievable. The use of this technique within the scope of the present invention imparts some additional advantageous qualities to the autogenous process, as it enhances the heat transfer from the combustion zone to the reduction zone and reduces the reduction work to be performed. .

熱伝達の増大は、主として、ブレンドされた供給材料の
硫化物部分の燃焼の結果として炎中で製造される過熱凝
縮粒子並びに炎中で加熱されたブレンド暇焼物のものが
ニッケルおよびコバルトを含有する若干の非常に耐火性
の酸化物状化合物を除いてはすべて溶融されるという事
実によって生起される。これらの溶融粒子のすべては、
最終製品の所要19A度よりも約200℃〜400℃だ
け高く炎中で過熱される時に、還元帯で入手可能にさせ
るべき熱のすべてを担F4tでき、それ故放射による熱
伝達の必要は最小限に減少される。例えば、銅酸焼物の
還元製錬の場合(前記例3)に比較して還元帯で実施す
べき還元仕事量の減少は、主として2つの因子のため生
ずる。これらの1つは、ブレンドされた供給材料の硫化
物部分中の支配的部分の銅が燃焼時に炎中で銅金属に変
換されるであろうという事実である。第二因子は、炎中
での高温および0.1気圧よりもかなり低い酸素分圧の
条件下では、より低い酸化状態の酸化鉄がブレンドされ
た供給材料の硫化物部分中で製造されるであろうし、一
方供給材料の暇焼物部分の酸化第二鉄および酸化第二銅
がこれらの条件下で熱力学的に安定ではないので部分的
に解離するであろうという事実に由来する。その結果、
燃焼プロセス生成物の過熱粒子とともに還元帯に入る酸
素はより少ないであろうし、それ故粗銅および廃棄スラ
グを製造するために還元帯で実施すべき還元仕事より少
ないであろう。同様の考慮は、ニッケル、銅−ニッケル
および他の硫化物状材料に同等に適用できる。
The increase in heat transfer is primarily due to the superheated condensate particles produced in the flame as a result of combustion of the sulfide portion of the blended feedstock as well as those of the blend burnout heated in the flame containing nickel and cobalt. This is caused by the fact that all but a few highly refractory oxide-like compounds are melted. All of these molten particles are
When heated in a flame approximately 200°C to 400°C above the required 19A degrees for the final product, F4t can carry all of the heat to be made available in the reduction zone, so the need for radiant heat transfer is minimal. will be reduced to a minimum. For example, the reduction in the amount of reduction work to be carried out in the reduction zone compared to the case of reductive smelting of copper acid roasts (Example 3 above) is mainly due to two factors. One of these is the fact that the predominant portion of copper in the sulfide portion of the blended feed will be converted to copper metal in the flame during combustion. The second factor is that under conditions of high temperatures in the flame and oxygen partial pressures well below 0.1 atm, lower oxidation state iron oxides can be produced in the sulfide portion of the blended feed. However, this results from the fact that the ferric oxide and cupric oxide of the burnt part of the feedstock are not thermodynamically stable under these conditions and will therefore partially dissociate. the result,
There will be less oxygen entering the reduction zone with the superheated particles of the combustion process products and therefore less reduction work to be performed in the reduction zone to produce blister copper and waste slag. Similar considerations are equally applicable to nickel, copper-nickel and other sulfide-like materials.

前に指摘のように、還元帯への燃焼ガスの対流は、コー
クスの過度の気化を生ずるであろうし、かつ還元プロセ
スの条件を悪化するであろうので、望ましくない。本発
明の自溶法の場合には、燃焼ガスが還元帯に浸透するの
を防止するというこの要件は、S O2を含有するガス
の浸透かコークスの過変の気化を生ずるだけではなく非
鉄金属並びに鉄の逆硫化物化(back 5ulrid
ization)も生ずるであろうので、一層重要にな
る。事実、還元帯での条件は、逆硫化物化が起こるのに
熱力学的かつ動力学的に非常に好都合である(S02は
硫黄源である)。このことを以下の例によって例示する
As previously pointed out, convection of combustion gases into the reduction zone is undesirable because it will cause excessive vaporization of coke and will worsen the conditions of the reduction process. In the case of the autogenous process of the present invention, this requirement to prevent combustion gases from penetrating into the reduction zone not only results in the penetration of SO2-containing gases or excessive vaporization of coke, but also in the non-ferrous metals. and reverse sulfidation of iron (back 5ulrid)
ization) will also occur, which makes it all the more important. In fact, the conditions in the reduction zone are thermodynamically and kinetically very favorable for reverse sulfidation to occur (S02 is the sulfur source). This is illustrated by the following example.

例5 この実験で使用する硫化銅精鉱および銅酸焼物は、以下
の組成(重量%)を有していた。
Example 5 The copper sulfide concentrate and copper acid roast used in this experiment had the following composition (% by weight):

暇焼物   34. 3 1. 14  B5. 0 
 0.45 2. 70精鉱および鍜焼物をそれぞれ1
00:20+15の重量割合でシリカ質フラックスと一
緒にブレンドし、ブレンドを前の例で使用されたのと同
じ前記断熱炉に酸素とともに連続的に注入した。
Time-grilled food 34. 3 1. 14 B5. 0
0.45 2. 1 each of 70 concentrates and pottery
The mixture was blended with siliceous flux in a weight ratio of 00:20+15 and the blend was continuously injected with oxygen into the same adiabatic furnace as used in the previous example.

固体供給速度は9.5kg/h、酸素入力は供給材料の
46.7重量%であった。
The solids feed rate was 9.5 kg/h and the oxygen input was 46.7% by weight of the feed.

ラン時に、廃ガス;74度は約]420℃、受容ルツボ
の上の温度は約1480℃であった。
During the run, the exhaust gas; 74 degrees was approximately ]420°C, and the temperature above the receiving crucible was approximately 1480°C.

無煙灰を受容ルツボに銅倶給+イ料(銅精鉱+暇焼物)
の11重計%の量で装入した。この計の約64%が試験
時に消費され、残りは溶融浴の表面上の受容ルツボに蓄
積した。還元剤の存在にも拘らず、廃ガスは、硫黄およ
び二酸化炭素に加えて、遊離酸素5〜7容量を含有して
いた。
Copper is fed to the crucible that receives smokeless ash + iron (copper concentrate + free-fired products)
It was charged in an amount of 11% by weight. Approximately 64% of this total was consumed during the test, with the remainder accumulating in the receiving crucible on the surface of the melt bath. Despite the presence of the reducing agent, the waste gas contained 5-7 volumes of free oxygen in addition to sulfur and carbon dioxide.

ランを停止した後、以下の溶融生成物、即ち金属、マッ
トおよびスラグがルツボ中に見出された。
After stopping the run, the following molten products were found in the crucible: metal, matte and slag.

それらは、分析したところ、以下の成分(重量%)を含
有していた。
When analyzed, they contained the following components (% by weight):

金属    80.2 3.3 10.9  3.9 
  −マット   51.5 1.7 23.0 20
.5   −スラグ    1. 1 0. 1 34
.5  0.65 32.0  4. 1金属+マツト
からなる銅複合材料は、重量で62、OCu、2.3N
i、18.6Feおよび14.4Sを含有していた。供
給材料硫黄の約25%はこの複合材料に伝わり、それ故
脱硫率は約75%であった。しかしながら、還元剤を使
用しない以外はすべて同じ条件下で、粗銅および磁鉄鉱
で飽和された高調−鉄シリケードスラグのみを同じ炉で
常法で製造した。脱硫率は100%に近かった。
Metal 80.2 3.3 10.9 3.9
-Matt 51.5 1.7 23.0 20
.. 5-Slag 1. 1 0. 1 34
.. 5 0.65 32.0 4. The copper composite material consisting of 1 metal + mat has a weight of 62, OCu, and 2.3N.
i, 18.6Fe and 14.4S. Approximately 25% of the feed sulfur was transferred to the composite, so the desulfurization rate was approximately 75%. However, only high-toned iron silicate slag saturated with blister copper and magnetite was conventionally produced in the same furnace under all the same conditions except that no reducing agent was used. The desulfurization rate was close to 100%.

このように、還元剤を使用する前記自溶製錬ランにおい
ては、人力硫黄の約25%は、二酸化硫黄の形で燃焼帯
から還元帯に下方に浸透したことが明らかである。この
二酸化硫黄を一酸化炭素および炭素で元素状硫黄に還元
し、この元素状硫黄は燃焼帯で製造された銅金属と反応
した。この副反応の正味の結果は、硫化銅の生成、即ち
逆硫化物化である。更に、コークス層中の元素状硫黄お
よび/または硫化物状硫黄の存在は、鉄の還元および逆
硫化物化を高めた。その結果、粗銅のみの代わりに、最
後の前記表に示されるような硫黄飽和金属およびマット
が製造された。
It is thus clear that in the flash smelting run using a reducing agent, about 25% of the artificial sulfur percolated downward from the combustion zone into the reduction zone in the form of sulfur dioxide. The sulfur dioxide was reduced with carbon monoxide and carbon to elemental sulfur, which reacted with the copper metal produced in the combustion zone. The net result of this side reaction is the production of copper sulfide, ie, inverse sulfidation. Furthermore, the presence of elemental sulfur and/or sulfidic sulfur in the coke layer enhanced iron reduction and desulfidation. As a result, instead of only blister copper, sulfur-saturated metals and mattes were produced as shown in the last table above.

他方、例5は、本発明の自溶法を実施するのに特には適
していない使用炉においてさえ、酸化鉄の優秀な還元が
起こって遊離酸素を含有する廃ガスにも拘らず磁鉄鉱お
よび銅の非常に低い含量を有する鉄シリケートスラグを
得ることを明示する。
On the other hand, Example 5 shows that even in the used furnace, which is not particularly suitable for carrying out the self-smelting process of the invention, an excellent reduction of the iron oxides takes place and magnetite and copper are removed despite the waste gas containing free oxygen. It is demonstrated that an iron silicate slag with a very low content of is obtained.

同時に、炭素消費量は、前記組成の非常に良く還元され
たスラグを製造するのに化学量論的に必要とされるもの
よりも実質上高い。すべてのこれらの事実は、燃焼ガス
の8回の約25%が還元帯に浸透して逆硫化物化および
炭素の過度の消費(気化)を生ずることを示す。
At the same time, the carbon consumption is substantially higher than that required stoichiometrically to produce a highly reduced slag of said composition. All these facts indicate that 8 times about 25% of the combustion gases penetrate into the reduction zone resulting in reverse sulfidation and excessive consumption (vaporization) of carbon.

本発明の自溶法においては、還元帯から上がる反応ガス
の容量は小さい。例えば、硫化銅精鉱の場合には、それ
は、外部燃料を利用するそれぞれ銅酸焼物および非鉄金
属酸化物の還元製錬の場合の約30%および約60%と
対照的に燃焼ガスの容量の約10%のみである。比較的
小容量の反応ガスは、還元帯への硫黄含有燃焼ガスの浸
透の重要な原因であるが、それは、比較的小容量の反応
ガスと、炉の特定の幾何学的形状と、非鉄金属および鉄
(存在する時)の逆硫化物化、並びに炭素の過度の気化
を防止するために取り扱うべき供給材料ジェット(炎)
の軌道との組み合わせである。
In the autogenous process of the present invention, the volume of reaction gas rising from the reduction zone is small. For example, in the case of copper sulfide concentrates, it is about 30% and about 60% of the volume of combustion gas, as opposed to about 30% and about 60% in the case of copper acid roasts and nonferrous metal oxide reduction smelting, respectively, which utilize external fuels. Only about 10%. The relatively small volume of reactant gas is an important cause of the penetration of sulfur-containing combustion gases into the reduction zone; Feed material jets (flames) that should be handled to prevent reverse sulfidation of iron and iron (when present), as well as excessive vaporization of carbon.
It is a combination with the orbit of

このことは、本発明に従って、非還元性の実質上硫黄を
含まない中間帯を還元帯と燃焼帯との間に設けることに
よって達成される。下側で、この中間帯は還元帯に徐々
に通過し、一方上側で、それは燃焼帯に隣接する。炉の
高さに応じての炉雰囲気の還元/酸化ポテンシャルの分
布は、このようにして実現される。
This is achieved in accordance with the invention by providing a non-reducing, substantially sulfur-free intermediate zone between the reduction zone and the combustion zone. On the lower side, this intermediate zone gradually passes into the reduction zone, while on the upper side it adjoins the combustion zone. A distribution of the reduction/oxidation potential of the furnace atmosphere as a function of the furnace height is achieved in this way.

中間帯が還元帯に徐々に通過する場合には、還元ポテン
シャルは、零に近い値から1 (unity )に近づ
く値までにわたって徐々に変化する(第1図)。他方、
中間帯が燃焼帯に徐々に通過する場合には、事実上向の
ガス状還元剤も存在しない。
If the intermediate zone gradually passes into the reduction zone, the reduction potential changes gradually from values close to zero to values approaching unity (FIG. 1). On the other hand,
If the intermediate zone gradually passes into the combustion zone, there is also virtually no gaseous reducing agent present.

その代わり、遊離酸素は、例5の場合のように、硫黄お
よび二酸化炭素に加えて、炉雰囲気中で人手できること
がある。
Instead, free oxygen may be available in the furnace atmosphere, as in Example 5, in addition to sulfur and carbon dioxide.

数種の実際的手段の1つまたは組み合わせが、中間帯を
作るのに使用してもよい。まず−例を挙げるなら、冷ま
たは予熱酸素含有ガス、例えば空気または酸素に富んだ
空気は、この中間体に注入して、還元帯から上がる一酸
化炭素を後燃焼し並びに反応ガスの8二を増大してもよ
い(後者は、燃焼ガスが還元帯に浸透するのを防止する
のに貢献する)。更に、還元のため消費された粒状コー
クスを補充しようとする固体粒状炭素質材料は、酸素含
有ガスとともに注入してもよい。この場合には、粗炭素
質材料の小部分のみが、還元帯に落下する前に酸素で燃
え尽くす時間を有するであろう。中間帯に注入すべき酸
素の全品質は、還元帯から」二がるものでも粗炭素質材
料の部分燃え尽きから生ずるものでも、いかななる−酸
化炭素も後燃焼に必要とされるものに少なくとも等しく
あるべきである。
One or a combination of several practical means may be used to create the intermediate zone. First - by way of example, a cold or preheated oxygen-containing gas, e.g. air or oxygen-enriched air, is injected into this intermediate to after-burn the carbon monoxide rising from the reduction zone as well as to remove 82 of the reaction gas. (the latter serves to prevent combustion gases from penetrating into the reduction zone). Additionally, solid particulate carbonaceous material intended to replenish particulate coke consumed for reduction may be injected with oxygen-containing gas. In this case, only a small portion of the crude carbonaceous material will have time to burn out with oxygen before falling into the reduction zone. The overall quality of the oxygen to be injected into the intermediate zone is such that any oxidized carbon, whether derived from the reduction zone or resulting from partial burnout of the coarse carbonaceous material, is at least as low as that required for after-combustion. Should be equal.

前記尺度は、炉幾何学的形状が若干垂直方向に延出して
炉の高さに応じての炉雰囲気の還元/酸化ポテンシャル
の分布により良い条件を与えるならば、高められるであ
ろう。更に、酸素含有ガスを中間帯に注入する補助バー
ナーが、水平から約10〜15°だけ上方にわずかに傾
けて位置決めされ、第2図に示すものなどの主バーナー
はジェット運動量がジェットが中間帯に到達する前に無
視可能な程に小さくなる方式で位置決めされる。
Said measure would be enhanced if the furnace geometry extends slightly vertically to provide better conditions for the distribution of the reduction/oxidation potential of the furnace atmosphere as a function of the height of the furnace. In addition, an auxiliary burner that injects oxygen-containing gas into the intermediate zone is positioned slightly tilted upwards by about 10-15 degrees from the horizontal, and the main burner, such as the one shown in FIG. is positioned in such a way that it becomes negligibly small before reaching .

本発明は、その適用の範囲の2つの両極端、即ち不法の
熱要件のすべてが外部燃料の使用で満たされる場合、お
よび外部燃料が必要とされない自溶法について例証して
いる。これらの2つの極端の間に多数のテクノロジー的
立場がある。
The present invention exemplifies two extremes of its scope of application: where all of the thermal requirements are met with the use of external fuels, and where no external fuel is required. There are many technological positions between these two extremes.

この種の立場の一例は、銅の支配的部分を輝銅鉱(CL
l 2 S )の形で含有し、かつ各種の鉱物学的形で
シリカ、アルミナ、カルシア、マグネシアおよび酸化鉄
などの可変含量を包含してもよい耐火前物質の実質的割
合も含有する高品位銅精鉱に関する。この種の精鉱を処
理する目的は、粗銅および廃棄スラグを製造することに
ある。通常、このことは、岩物質が適当にフラックスで
溶かさずに許容可能な物性を有するスラグに変換できる
ことがまれな場合であるので、フラックスの添加を必要
とするであろう。これらの状況下では、酸素での燃焼に
よる精鉱の一層完全な脱硫が、必要な程多くの熱を発生
することができないがもしれない。
An example of this type of position is that the dominant portion of copper is chalcocite (CL).
l 2 S ) and also contain a substantial proportion of pre-refractory materials which may include variable contents such as silica, alumina, calcia, magnesia and iron oxides in various mineralogical forms. Regarding copper concentrate. The purpose of processing this type of concentrate is to produce blister copper and waste slag. Normally, this would require the addition of a flux as it is rare that the rock material can be converted into a slag with acceptable physical properties without being properly melted with flux. Under these circumstances, more complete desulfurization of the concentrate by combustion with oxygen may not be able to generate as much heat as is necessary.

本発明によれば、前記特性を有する精鉱から粗銅および
廃棄スラグを製造する目的を満たす2つの別法がある。
According to the invention, there are two alternative methods which fulfill the purpose of producing blister copper and waste slag from concentrates having the above-mentioned properties.

1つの方法は、ブレンドが前に例証のように自溶的に製
錬できるように、この精鉱を別の硫化物状材料とブレン
ドする方法である。
One method is to blend this concentrate with another sulphide-like material so that the blend can be smelted autogenously as previously illustrated.

別の方法は、硫化物の酸化(燃焼)によって発生された
熱を供給材料に添加された燃料の燃焼熱で補充する方法
である。この後者の場合には、添加される燃料に比較し
ての酸素の量は、常時、燃料曝気比100%に対応する
量よりもはるかに多く、過剰の酸素が硫化物を燃焼する
のに使用される。
Another method is to supplement the heat generated by sulfide oxidation (combustion) with the combustion heat of fuel added to the feed. In this latter case, the amount of oxygen relative to the fuel added is always much greater than the amount corresponding to a 100% fuel aeration ratio, and the excess oxygen is used to burn the sulfides. be done.

必要とされるすべての熱が金属硫化物の燃焼によっての
みでは発生できない時の別の例は、部分脱硫のみが望ま
れる時には元素状および硫化物状の形の微粉砕非鉄金属
と再循環ダストとの混合物からなる材料を処理すること
に関する。このようなものは、銅−ニッケル転炉マット
の徐冷、摩砕、4選および磁気分離による分離の中間製
品の場合の立場である。この中間製品は、典型的には重
量%で10〜20Cu、55〜65Ni、1〜3Co 
、 1−3 F e 、 14〜18 Sおよび実質量
の貴金属を合釘する。鉱物学的には、この材料は、主と
して、ニッケルー銅合金金属性物質および銅およびニッ
ケルの硫化物によって代表される。この半製品を処理す
る冶金目的は、それをカルボニル化に最適の供給材料に
変換することにある。供給材料は、存意により少ない硫
黄を含有する時にカルボニル化に最適であり、溶融され
、次いで造粒によって迅速に急冷される。カルボニル化
時に、供給材料のニッケルの大部分は、銅、コバルト、
硫黄および貴金属から分離される。現在、この供給材料
は、上部吹込回転転炉において多数の連続工程、例えば
溶融、部分脱硫(上部吹込酸化)、脱硫時に生成すべき
酸化ニッケルの逆還元、最後に造粒で製造されている。
Another example when all the heat required cannot be generated solely by the combustion of metal sulfides is when only partial desulfurization is desired with finely ground non-ferrous metals in elemental and sulfide form and recycled dust. It relates to processing materials consisting of mixtures of. Such is the position in the case of intermediate products of copper-nickel converter matte separation by slow cooling, grinding, quaterning and magnetic separation. This intermediate product typically contains 10-20Cu, 55-65Ni, 1-3Co in weight percent.
, 1-3 Fe, 14-18 S and substantial amounts of precious metals. Mineralogically, this material is mainly represented by nickel-copper alloy metallic substances and sulfides of copper and nickel. The metallurgical purpose of processing this semi-finished product is to convert it into a feed material suitable for carbonylation. The feedstock is best suited for carbonylation when it contains less sulfur and is melted and then rapidly quenched by granulation. During carbonylation, the majority of the nickel in the feed is replaced by copper, cobalt,
Separated from sulfur and precious metals. Currently, this feedstock is produced in a top-blown rotary converter in a number of successive steps, such as melting, partial desulfurization (top-blown oxidation), reverse reduction of the nickel oxide to be produced during desulfurization, and finally granulation.

本発明によれば、前記中間製品および燃料の添加をバー
ナーを通して酸素とともに予熱燃焼帯に注入する。燃料
に比較しての酸素の重量割合は、曝気100%に対応す
るものよりも実質上大きく、過剰の酸素は所望の脱硫率
を与えるのに十分であるように調節される。この場合、
燃焼法は、3つの主要な特徴を包含する。
According to the invention, said intermediate product and fuel addition are injected with oxygen into the preheat combustion zone through a burner. The weight proportion of oxygen relative to the fuel is substantially greater than that corresponding to 100% aeration, and the excess oxygen is adjusted to be sufficient to provide the desired desulfurization rate. in this case,
The combustion method encompasses three main features.

(a)  燃料の完全燃焼 (b)  部分脱硫 (c)  ニッケルー銅合金金属性物質の部分酸化 燃焼法の過熱凝縮生成物を燃焼ガスから分離し、それは
前に製造されるか予溶融された最終製品の溶融浴の表面
−Lに浮遊している粒状コークスの薄層上の還元帯に落
下する。還元帯で起こる現象のすべては、前に既述され
た。次いで、最終溶融製品を造粒する。本発明の方法の
この変形においては、固体粒状炭素質材料を別個に、即
ち供給材料バーナーを通さずに還元帯に供給する。
(a) complete combustion of the fuel; (b) partial desulphurization; The product falls into the reduction zone on a thin layer of granular coke floating on the surface -L of the molten bath. All of the phenomena occurring in the reduction zone have been previously described. The final molten product is then granulated. In this variant of the process of the invention, the solid particulate carbonaceous material is fed separately, ie without passing through the feed burner, to the reduction zone.

前記組成の半製品を使用して実施された多数の実験にお
いて、脱硫率は、燃焼ガス中の過剰の酸素の値によって
容易に制御できることが見出された。例えば、燃焼ガス
中の遊離酸素の濃度(燃焼の所要添加物の完全燃焼後)
を9容量%から35容瓜%に増大した時には、脱硫率は
33%から62%に増大した。また、固体還元剤を使用
しない時には、実質量の柔らかい塊りが製造されたので
、所望の脱硫率および均一な溶湯の両方を得ることは可
能ではないことが見出された。この柔らかい塊りは、典
型的には重量%で7〜16Cu。
In a number of experiments carried out using semi-finished products of the above composition, it was found that the desulfurization rate can be easily controlled by the value of excess oxygen in the combustion gas. For example, the concentration of free oxygen in the combustion gases (after complete combustion of the required additives of combustion)
When increasing from 9% by volume to 35% by volume, the desulfurization rate increased from 33% to 62%. It was also found that when no solid reducing agent was used, it was not possible to obtain both the desired desulfurization rate and a homogeneous melt since a substantial amount of soft lumps were produced. This soft mass is typically 7-16 Cu by weight.

50〜65Ni、1〜3Co、3〜10Fe、4〜6S
および8〜15酸素を含有していた。
50-65Ni, 1-3Co, 3-10Fe, 4-6S
and 8 to 15 oxygen.

カルボニル化用供給材料を調製する別の方法は、前記中
間製品を銅−ニッケル転炉マットを処理する製造業者に
容易に人手できる酸化ニッケルとブレンドし、ブレンド
を例4に記載のようなニッケル暇焼物の還元製練に類似
の方法で製錬する方法である。若干の脱硫が依然として
必要とされるならば、燃料曝気比は対応して調節できる
Another method of preparing the carbonylation feedstock is to blend the intermediate product with nickel oxide, which is readily available to manufacturers processing copper-nickel converter mattes, and to combine the blend with nickel oxide as described in Example 4. This is a method of smelting similar to the reduction smelting of pottery. If some desulfurization is still required, the fuel aeration ratio can be adjusted accordingly.

法令の条項に従って、本発明の特定の態様がここに例示
されかつ説明されているが、当業者は、特許請求の範囲
によってカバーされる本発明の形で変化を施してもよい
こと、および本発明の成る特徴か他の特徴の対応の使用
なしに時々何利に使用できることを理解するであろう。
While certain aspects of the invention have been illustrated and described herein in accordance with the provisions of the statute, those skilled in the art will appreciate that changes may be made in the form of the invention covered by the claims, and that the invention It will be appreciated that certain features of the invention can sometimes be used to advantage without the corresponding use of other features.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は燃料曝気比と(A)燃焼ガスの還元ポテンシャ
ル、(B)1600℃で入手できる正味熱、(C)理論
火炎温度との相互関係を示すグラフ、第2A図および第
2B図は本発明の方法を実施するのに好適な理想化炉の
概略図である。 11・・・酸化物、13・・・燃料、15・・・酸素、
17・・・バー1−一、19・・・予熱炉、21・・・
炎、23・・・コークス層、25・・・溶融浴。 出願人代理人  佐  藤  −雄 11Hj・・−1,11,5′ニノ FIGi 滓P7曙気すt(%) FIG、2B 手続 補 正 寵 (方式) 昭和62年2月ユク日 特許庁長官 黒 1)明 雄 殿 1、事イ′1の表示 昭和61年 特訂願 第275096号2、発明の名称 卑金属を含有する材料の還元製錬法 3、補正をする者 事件どの関係  特許出願人 インコ、リミテッド
Figure 1 is a graph showing the correlation between fuel aeration ratio and (A) the reduction potential of the combustion gases, (B) the net heat available at 1600°C, and (C) the theoretical flame temperature; Figures 2A and 2B are 1 is a schematic diagram of an idealized furnace suitable for carrying out the method of the invention; FIG. 11...Oxide, 13...Fuel, 15...Oxygen,
17... Bar 1-1, 19... Preheating furnace, 21...
Flame, 23... Coke layer, 25... Molten bath. Applicant's agent Sato -Yu 11Hj...-1,11,5'NinoFIGi P7 Akebono (%) FIG, 2B Procedures Amendment (Method) February 1986, Commissioner of the Japan Patent Office Black 1) Mr. Akihiro 1. Indication of matter A'1 1986 Special revision application No. 275096 2. Name of the invention Reduction smelting method for materials containing base metals 3. Person making the amendment. Case related to the patent applicant Inco. , Limited

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、a)燃料を燃焼させて本質上非還元性の高温炎を生
じながら、少なくとも一部分酸化物形態の銅、ニッケル
およびコバルトの群からの少なくとも1種の卑金属を含
有する微粉砕材料を、燃料および酸素およびもしあった
ら微粉砕フラックスと一緒に制限空間に注入し、 b)前記の本質上非還元性の炎の中において前記卑金属
を含有する微粉砕粒子を製造すべき還元生成物の最高融
点を超える温度に過熱し、 c)前記過熱粒子を前記還元生成物の溶融浴の表面上に
浮遊している粒状コークスの薄層上に本質上一様に投げ
出し(前記のコークスの薄層および隣接雰囲気は還元帯
を構成する) d)すべての所要熱を還元帯に前記過熱粒子の顕熱の形
および前記非還元炎からの放熱単独で供給しながら、前
記卑金属の酸化物を前記還元帯中で還元して還元生成物
を液体状態で得、 e)前記還元生成物を前記コークス層を通して前記溶融
浴に浸透させ、 f)前記還元生成物を前記溶融浴から排出し、 g)固体粒状炭素質材料を前記の粒状コークスの薄層に
供給して、還元で消費されたコークスを補充する、 ことを特徴とする、少なくとも一部分酸化物形態の銅、
ニッケルおよびコバルトの群からの少なくとも1種の卑
金属を含有する微粉砕材料の還元製錬法。 2、前記燃料が少なくとも部分的に微粉砕硫化物状材料
であり、還元生成物の1つが金属またはマットである、
特許請求の範囲第1項に記載の方法。 3、前記硫化物状材料が、銅、ニッケルおよびコバルト
の群からの卑金属を含有する、特許請求の範囲第2項に
記載の方法。 4、前記微粉砕材料中の卑金属が本質上酸化物であり、
石炭燃料が100%に近い曝気比を有する前記非還元炎
を与えるために使用され、還元生成物が本質上金属であ
る、特許請求の範囲第1項に記載の方法。 5、卑金属が硫化物種として存在し、還元生成物がマッ
トまたは金属である、特許請求の範囲第2項に記載の方
法。 6、前記卑金属が硫化物種として存在し、還元生成物が
マットまたは金属である、特許請求の範囲第1項に記載
の方法。 7、前記微粉砕材料がフラックスで溶かすべき有意量の
物質を含有し、フラックスが前記炎中で加熱され、廃棄
可能な溶融スラグ層が前記の粒状コークスの薄床と前記
溶融還元生成物との間に存在する、特許請求の範囲第1
項に記載の方法。 8、前記のフラックスで溶かすべき物質が、鉄である、
特許請求の範囲第7項に記載の方法。 9、前記鉄不純物用フラックスが、シリカ質フラックス
および石炭質フラックスから選ばれる、特許請求の範囲
第8項に記載の方法。 10、前記燃料が、炭化水素ガス、水素、炭化水素液体
、微粉砕炭素質固体および元素状硫黄の群から選ばれる
流動性物質である、特許請求の範囲第1項に記載の方法
。 11、微粉砕マットが、前記微粉砕材料中に酸化物に加
えて存在する、特許請求の範囲第1項に記載の方法。 12、断面寸法の大きさ範囲約5〜約25mmのコーク
ス粒子を前記制限空間に供給して、前記の粒状コースク
の薄層を与える、特許請求の範囲第1項に記載の方法。 13、微粉砕材料、燃料、酸素およびフラックスを、前
記炎が少なくとも1つのバーナーで維持されている前記
制限空間に注入する、特許請求の範囲第1項に記載の方
法。 14、断面寸法の大きさ範囲約5〜約25mmの粒状コ
ークスを前記の少なくとも1つのバーナーを通して供給
する、特許請求の範囲第13項に記載の方法。 15、前記の少なくとも1つのバーナーが、前記制限空
間を一般に水平方向に横切って延出する少なくとも1つ
の炎を与えるように位置決めされ、それによって前記の
少なくとも1つの炎のガス状生成物および非ガス状生成
物が重力によって分離して、非ガス状生成物が前記炎の
下に配置された前記の粒状コークスの薄層上およびそれ
を通して落下する、特許請求の範囲第13項に記載の方
法。 16、前記炎および前記粒状コークス層をそれらの間の
非還元性の本質上硫黄を含まないガスによって分離する
、特許請求の範囲第2項に記載の方法。 17、二酸化硫黄が、前記炎中で生成され、前記炎と前
記層との間の前記ガスによって前記床のコークスから単
離される、特許請求の範囲第16項に記載の方法。
Claims: 1. a) a fuel containing at least one base metal from the group of copper, nickel and cobalt, at least partially in oxide form, while producing an essentially non-reducing high temperature flame; injecting the pulverized material into the confined space together with fuel and oxygen and pulverizing flux, if present; b) producing pulverized particles containing said base metal in said essentially non-reducing flame; heating to a temperature above the maximum melting point of the reduction product; c) dumping said superheated particles essentially uniformly onto a thin layer of granular coke suspended on the surface of a molten bath of said reduction product; d) oxidation of the base metal while supplying all the required heat to the reduction zone in the form of sensible heat of the superheated particles and radiation from the non-reducing flame alone; e) permeating the reduction product through the coke layer into the molten bath; and f) discharging the reduction product from the molten bath. , g) copper in at least partially oxide form, characterized in that: g) solid particulate carbonaceous material is fed into said thin layer of particulate coke to replenish the coke consumed in reduction;
A process for reductive smelting of finely ground materials containing at least one base metal from the group of nickel and cobalt. 2. said fuel is at least partially a finely divided sulphide-like material and one of the reduction products is a metal or matte;
A method according to claim 1. 3. The method of claim 2, wherein the sulphide-like material contains a base metal from the group of copper, nickel and cobalt. 4. The base metal in the finely ground material is essentially an oxide;
2. The method of claim 1, wherein coal fuel is used to provide the non-reducing flame with an aeration ratio close to 100% and the reduction product is metallic in nature. 5. The method of claim 2, wherein the base metal is present as a sulfide species and the reduction product is a matte or metal. 6. The method of claim 1, wherein the base metal is present as a sulfide species and the reduction product is a matte or metal. 7. The pulverized material contains a significant amount of material to be melted with a flux, the flux is heated in the flame, and a disposable molten slag layer is formed between the thin bed of granular coke and the melt reduction product. Claim 1 existing between
The method described in section. 8. The substance to be melted with the above flux is iron.
A method according to claim 7. 9. The method according to claim 8, wherein the flux for iron impurities is selected from siliceous flux and coaleous flux. 10. The method of claim 1, wherein the fuel is a flowable material selected from the group of hydrocarbon gases, hydrogen, hydrocarbon liquids, finely divided carbonaceous solids, and elemental sulfur. 11. The method of claim 1, wherein a pulverized matte is present in addition to the oxide in the pulverized material. 12. The method of claim 1, wherein coke particles having a cross-sectional size range of about 5 to about 25 mm are fed into the confined space to provide a thin layer of granular coke. 13. The method of claim 1, wherein pulverized material, fuel, oxygen and flux are injected into the confined space where the flame is maintained by at least one burner. 14. The method of claim 13, wherein granular coke having a cross-sectional size range of about 5 to about 25 mm is fed through said at least one burner. 15. said at least one burner is positioned to provide at least one flame extending generally horizontally across said confined space, thereby discharging the gaseous products and non-gaseous products of said at least one flame; 14. The method of claim 13, wherein gaseous products separate by gravity and non-gaseous products fall onto and through a thin layer of said granular coke placed under said flame. 16. The method of claim 2, wherein the flame and the granular coke layer are separated by a non-reducing, essentially sulfur-free gas therebetween. 17. The method of claim 16, wherein sulfur dioxide is produced in the flame and isolated from coke in the bed by the gas between the flame and the bed.
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