KR20050007600A - Method for producing blister copper - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조동의 제조방법에 관한 것인데, 본 방법에 따라 구리 농축물(5), 플럭스(6) 및 산소 농후 공기(7)가 함께 플래쉬 용해로 같은 서스펜션 용해로(1)에 공급되어, 적어도 2개의 용융상(예컨대, 백색 금속상(11) 및 슬래그상(10))이 생성되고, 백색 금속은 서스펜션 용해로를 나와서 하나 이상의 산화반응기(12)에서 산화된다.The present invention relates to a process for the production of crude copper, in which copper concentrate (5), flux (6) and oxygen enriched air (7) are fed together to a suspension furnace (1), such as a flash furnace, at least two A molten phase (eg, white metal phase 11 and slag phase 10) is produced and the white metal exits the suspension furnace and is oxidized in one or more oxidation reactors 12.
Description
구리의 플래쉬 제련에 있어서, 건조구리 농축물이 산소 농후 공기 및 실리카 모래와 함께 플래쉬 용해로에 공급된다. 제련공정에서 필요한 에너지는 황 및 철의 산화에서 얻어진다. 상기 공정의 열평형은 공정공기의 산소에 의해 조절되지만, 때때로 부가적인 에너지원으로서 오일 또는 천연가스 버너가 또한 사용된다. 황은 산화되어 이산화항으로 되고, 철은 산화되어 규산염철로 슬래그화된다. 슬래그 및 매트가 노 바닥에 침전됨에 따라 용융상이 침전기 내의 가스로부터 분리되어, 최하부에 매트층이 위치하게 된다. 다른 구리 제련공정에서와 같이, 플래쉬 제련에서도 슬래그의 주기능은 제련공정에서 생기는 맥석의 모든 산화철, 실리카 성분 및 산화물 성분을 출탕될 수 있는 유체 형태로 모으는 것이다. 일반적으로 슬래그는 구리를 회수하기 위해 냉각되고 압착되어 부유되거나, 환원 전기로 공정에서 처리된다. 일반적으로 전로에서 더 처리되는 매트상에서 구리의 50∼70%가 얻어진다. 가장 일반적으로 사용되는 Peirce-Smith 전로에서, 매트상에 포함된 철은 용융물에 산소를 불어넣을 때 산화되고, 첨가된 실리카 모래와 함께, 전로공정의 초기단계에서 반응기에서 구리가 풍부한 백색 금속의 표면 상에 부유하는 파자라이트(fajalite) 슬래그를 형성한다. 백색 금속은 70∼80%의 구리를 함유한다. 백색 금속에 산소를 불어넣을 때, 조동이 생성되고, 이 조동의 구리함량은 99% 정도이다. 슬래그는 여전히 5∼10%의 구리를 함유하는데, 이 구리는 부유선광에 의해서, 그리고 구리가 풍부한 슬래그 농축물을 플래쉬 용해로에 다시 공급함으로써 회수되거나, 또는 슬래그를 예컨대 전기로에서 환원조건에서 처리함으로써 회수된다.In flash smelting of copper, dry copper concentrate is fed to the flash smelter with oxygen rich air and silica sand. The energy needed in the smelting process comes from the oxidation of sulfur and iron. The thermal balance of the process is controlled by the oxygen of the process air, but sometimes an oil or natural gas burner is also used as an additional energy source. Sulfur is oxidized to become sulfur dioxide, and iron is oxidized to slag into iron silicate. As the slag and mat settle at the bottom of the furnace, the molten phase separates from the gas in the settler, placing the mat layer at the bottom. As in other copper smelting processes, the main function of slag in flash smelting is to collect all the iron oxide, silica and oxide components of the gangue from the smelting process in a fluid form that can be tapped. Generally, the slag is cooled and pressed to recover copper, suspended or processed in a reducing furnace process. Generally 50-70% of the copper is obtained on the mat which is further treated in the converter. In the most commonly used Peirce-Smith converter, the iron contained on the mat is oxidized when oxygen is blown into the melt, and with the added silica sand, the surface of the copper-rich white metal in the reactor in the early stages of the converter process. It forms a fajalite slag suspended in the phase. White metals contain 70-80% copper. When oxygen is blown into the white metal, coarse copper is formed, and the copper content of the copper is about 99%. The slag still contains 5-10% of copper, which is recovered by flotation and by feeding the copper-rich slag concentrate back to the flash furnace, or by treating the slag under reducing conditions, for example in an electric furnace. do.
원리적으로 어떤 제약조건 때문에 조동, 즉 서스펜션 반응기에서의 한 공정단계에서 황화농축물로부터 조동을 직접 제조하는 것이 경제적으로 유익하다. 여기서 가장 큰 문제는 상기 공정에서 많은 슬래그가 생성되고, 또한 많은 양의 구리가 이 슬래그 안에 모여 있다는 것이다. 한편, 슬래그에 포함된 구리를 회수하기 위해 슬래그를 처리하는 것은 이 공정을 위한 초과비용을 요한다. 상기 농축물에서의 구리함량이 충분히 많을 때, 즉 일반적으로 37 중량% 이상일 때에는, 하나의 공정단계에서 조동을 제조하는 것이 경제적으로 유익하다. 상기 농축물이 단지 약간의 철 또는 다른 슬래그 형성 성분을 포함한다면(이 경우 생성되는 슬래그의 양은 그다지 많지 않다), 보다 낮은 구리함량을 가진 농축물의 처리가 또한 유익하다. 조동을 제조할 때, 회수되는 구리에 대한 충분히 높은 수율을 얻기 위해, 일반적으로 생성된 슬래그에 대한 2단계 슬래그 정화가 필요하다.In principle, it is economically advantageous to make crude copper directly from sulphide concentrates in one process step in the suspension reactor because of certain constraints. The biggest problem here is that a lot of slag is produced in the process and also a large amount of copper is collected in this slag. On the other hand, treating the slag to recover the copper contained in the slag requires an excess cost for this process. When the copper content in the concentrate is sufficiently large, that is, generally at least 37% by weight, it is economically advantageous to produce crude copper in one process step. If the concentrate contains only some iron or other slag forming components (the amount of slag produced in this case is not very high), treatment of the concentrate with a lower copper content is also beneficial. When producing crude copper, two-stage slag purification is generally required for the slag produced, in order to obtain a sufficiently high yield for the recovered copper.
종래기술에 의하면, 주어진 산소포텐셜 영역 내에서 작업할 때, 구리 제련시 이른바 백색 금속이 나타나고, 그 경우 각 슬래그상의 구리함량은 조동이 슬래그상과 균형을 이루는 경우보다 근본적으로 더 낮다. 도 1 (INSKO 261608 Ⅷ, 9 쪽)에는, 온도 1300 ℃ 에서의 Cu-Fe-S-O-SiO2계에 대한 황-산소 포텐셜선도가 도시되어 있다. 이 선도에는, 다른 조건에서의 구리 제련공정에서 생기는 다양한 상들의 함량이 나타나 있다. 이 선도로부터, 백색 금속이 존재할 때 각 슬래그의 구리함량은 조동이 평형을 이루는 슬래그의 구리함량보다 더 낮은 것을 알 수 있다.According to the prior art, when working within a given oxygen potential region, so-called white metals appear when smelting copper, in which case the copper content of each slag phase is essentially lower than if the coarsening is balanced with the slag phase. 1 (INSKO 261608 VIII, p. 9) shows a sulfur-oxygen potential diagram for a Cu-Fe-SO-SiO 2 system at a temperature of 1300 ° C. This diagram shows the content of the various phases resulting from copper smelting at different conditions. From this diagram, it can be seen that the copper content of each slag in the presence of white metal is lower than the copper content of the slag in which the roughness is balanced.
공개팜플렛 PCT 00/09772 로부터, 산소의 존재 하에 1300 ℃ 이하의 온도에서 구리 농축물 또는 매트를 연속적으로 산화시킴으로써 구리 농축물을 제련하는 공정이 공지되어 있다. 이 공정에 의하면, 황화구리 농축물이 제련되고, 함유된 철의 대부분은 슬래그로서 제거되며, 황의 대부분은 이산화황으로 바뀐다. 얻어진 생성물은 백색 금속, 매트 또는 조동이다.From the open pamphlet PCT 00/09772 a process is known for smelting copper concentrates by continuously oxidizing the copper concentrates or mats at temperatures up to 1300 ° C. in the presence of oxygen. According to this process, the copper sulfide concentrate is smelted, most of the iron contained is removed as slag, and most of the sulfur is converted to sulfur dioxide. The product obtained is a white metal, mat or crude copper.
본 발명은 청구항 1 에 기재된 조동(blister copper)의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing blister copper according to claim 1.
도 1 은 온도 1300 ℃ 에서의 Cu-Fe-S-O-SiO2계에 대한 황-산소 포텐셜선도이다.1 is a sulfur-oxygen potential diagram for a Cu—Fe—SO—SiO 2 system at a temperature of 1300 ° C. FIG.
도 2a 는 본 발명에 따른 공정의 공정도이다.2a is a process diagram of a process according to the invention.
도 2b 는 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따른 공정의 공정도이다.2B is a process diagram of a process according to another preferred embodiment of the present invention.
도 2a 는 본 발명에 따른 방법을 도시한다. 농축물(5), 플럭스(6) 및 산소 농후 공기(7)가 플래쉬 용해로(1)에 함께 공급되어, 그 하부(4)에 2개의 용융상(백색 금속상(11) 및 슬래그상(10))이 생성된다. 백색 금속(11)은 플래쉬 용해로를 나와서 하나의 산화반응기(12)에서 산화되어 조동(15)이 생성된다. 백색 금속 및 슬래그 외에, 플래쉬 용해로에는 적은 양의 조동이 생성되는데, 이 조동 또한 산화반응기(12)로 들어간다. 플래쉬 용해로(1)에서 생성된 공정가스는 노 통풍관 통로(2)를 통해 폐열보일러(8)로 들어가고, 이 곳에서 생성된 입자(9)들이 재순환되어 플래쉬 용해로로 돌아가며, 가스(17)는 다음 처리를 받게 된다. 백색 금속(11)은 연속작업으로 또는 배치식으로 노(1)에서 출탕되어 산화반응기(12)로 가서, 이 곳에서 백색 금속에 포함된 황이 산소 농후 공기(16)에 의해 산화되어, 이산화황 및 조동(15)이 생성되지만 슬래그는 생성되지 않는다. 도 2a 에 도시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 산화반응기(12)는 고정식으로 플래쉬 용해로에 연결 설치된다. 도 2b 에 도시된 본 발명의 다른 실시형태에서, 산화반응기(12)는 용해 론더(13)를 통해 플래쉬 용해로에 직접 연결된다. 슬래그 중의 구리를 회수하기 위해 플래쉬 용해로(1)에서 생성된 슬래그(10)는 슬래그 처리장치(14) 또는 전기로나 부유선광장치로 간다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 산화반응기는 표면 블래스팅 또는 분사반응기인 것이 바람직한데, 이 경우에도 고체의 백색 금속을 산화가스와 함께 용융물에 분사함으로써 그 금속을 용해할 수 있어 유익하다. 산화반응기는 예컨대 Isasmelt 나 미쯔비시사의 Ausmelt 형인 것이 바람직하다.2a shows a method according to the invention. Concentrate (5), flux (6) and oxygen enriched air (7) are fed together to the flash melting furnace (1) so that two molten phases (white metal phase (11) and slag phase (10) in the lower part (4) )) Is generated. The white metal 11 exits the flash melting furnace and is oxidized in one oxidation reactor 12 to produce crude copper 15. In addition to the white metal and slag, the flash melting furnace produces a small amount of coarse copper, which also enters the oxidation reactor 12. The process gas produced in the flash smelter 1 enters the waste heat boiler 8 through the furnace duct passage 2, where the generated particles 9 are recycled back to the flash smelter, and the gas 17 is You will receive the following processing: The white metal 11 is melted out of the furnace 1 in a continuous operation or batchwise to the oxidation reactor 12 where sulfur contained in the white metal is oxidized by the oxygen rich air 16, thereby producing sulfur dioxide and The coarse motion 15 is produced but no slag is produced. According to a preferred embodiment of the invention shown in FIG. 2A, the oxidation reactor 12 is fixedly connected to the flash furnace. In another embodiment of the present invention shown in FIG. 2B, the oxidation reactor 12 is connected directly to the flash melting furnace through the dissolution loader 13. The slag 10 produced in the flash melting furnace 1 to recover the copper in the slag goes to the slag treatment device 14 or the electric furnace or flotation apparatus. According to a preferred embodiment of the present invention, the oxidation reactor is preferably a surface blasting or injection reactor, and in this case, it is advantageous because the solid white metal can be dissolved in the melt together with the oxidizing gas to dissolve the metal. The oxidation reactor is preferably, for example, Ausmelt type of Isasmelt or Mitsubishi.
본 발명은 다음의 실시예로 아래에서 설명된다.The invention is described below in the following examples.
본 발명의 목적은 종래기술의 여러 단점을 제거하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 조동 제조시 구리가 많이 함유된 슬래그의 생성을 방지하는 것이다.It is an object of the present invention to obviate several disadvantages of the prior art. Another object of the present invention is to prevent the production of slag containing a lot of copper in the production of copper.
본 발명은 청구항 1 에 기재된 것을 특징으로 한다. 본 발명의 다른 실시형태는 다른 청구항에 기재된 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized by what is described in claim 1. Other embodiments of the invention are characterized by what is stated in the other claims.
본 발명에 따른 조동의 제조방법은 몇가지 이점이 있다. 본 발명에 의하면, 농축물, 플럭스 및 산소 농후 공기가 함께 플래쉬 용해로 같은 서스펜션 용해로에 공급되어, 적어도 2개의 용융상(백색 금속상 및 슬래그상)이 생성되고, 백색 금속은 서스펜션 용해로를 나와서 하나 이상의 산화반응기에서 산화된다. 상기방법에 의하면, 서스펜션 용해로에서의 작업은 백색 금속의 생성을 위한 조건에서 실시되는데, 이는 상기 노에서 산소 포텐셜이 10-7∼10-6범위 내이고 이산화황의 분압이 0.2∼1 범위 내임을 의미한다. 백색 금속은 실질적으로 구리(70∼80%) 및 황으로 구성된다. 상기 제련에서 생성된 백색 금속은 실질적으로 어떠한 슬래그 성분도 포함하지 않는다. 상기 조건에서 작업시, 유익하게도 구리 회수를 위한 직접 처리에 적합한 구리함량이 적은 슬래그가 생성되고, 예컨대 전기로에서 슬래그의 어떠한 별도의 일차 환원도 필요없다.The method of manufacturing crude copper according to the present invention has several advantages. According to the invention, the concentrate, flux and oxygen enriched air are fed together to a suspension melting furnace, such as a flash melting furnace, to produce at least two molten phases (white metal phase and slag phase) and the white metal exiting the suspension melting furnace to at least one It is oxidized in an oxidation reactor. According to the method, the operation in the suspension furnace is carried out under conditions for the production of white metal, which means that the oxygen potential in the furnace is in the range of 10 −7 to 10 −6 and the partial pressure of sulfur dioxide is in the range of 0.2 to 1. do. The white metal consists essentially of copper (70-80%) and sulfur. The white metal produced in the smelting contains substantially no slag component. When working at the above conditions, advantageously a low copper content slag suitable for direct treatment for copper recovery is produced, such as no separate primary reduction of the slag in the electric furnace is necessary.
백색 금속에 포함된 황이 산소 농후 공기를 사용하여 산화되는 산화반응기에서 산화되기 위해, 백색 금속은 연속작업이나 배치(batch)식으로 상기 노에서 출탕되어, 이산화황 및 조동이 생성되지만, 슬래그는 거의 없다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 산화반응기는 고정식으로 서스펜션 용해로에 연결되어 배치된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 의하면, 산화반응기는 용융물의 전달을 위해 제공되는 폐쇄형 용해 론더(launder)를 통해 서스펜션 용해로에 연결된다. 산화반응기가 폐쇄형 반응기이면, 상기 공정에서 생성된 가스의 수집 및 회수는 보다 유익하게 제어된다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 산화반응기는 표면 블래스팅 반응기인 것이 바람직하다. 다른 바람직한 실시형태에 의하면, 산화반응기는 분사반응기인데, 이에 의해 고체상태의 백색 금속을 산화가스와 함께 용융물에 분사함으로써 그 금속을 용해할 수 있다. 사용된 산화반응기는 예컨대 Isasmelt 나 미쯔비시사의 Ausmelt 형인 것이 유익하다.In order for the sulfur contained in the white metal to be oxidized in an oxidation reactor where it is oxidized using oxygen enriched air, the white metal is leached out of the furnace in a continuous operation or in a batch to produce sulfur dioxide and coarse but little slag. . According to a preferred embodiment of the invention, the oxidation reactor is arranged fixedly connected to the suspension furnace. According to another preferred embodiment of the present invention, the oxidation reactor is connected to the suspension furnace through a closed melting launder provided for the delivery of the melt. If the oxidation reactor is a closed reactor, the collection and recovery of the gas produced in the process is more advantageously controlled. According to a preferred embodiment of the present invention, the oxidation reactor is preferably a surface blasting reactor. According to another preferred embodiment, the oxidation reactor is a spray reactor, whereby the white metal in the solid state can be dissolved in the melt together with the oxidizing gas. The oxidation reactor used is advantageously of type Ausmelt, for example Isasmelt or Mitsubishi.
슬래그는 서스펜션 용해로에서 별도로 출탕되고, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 슬래그 중의 구리를 회수하기 위해 전기로에서 처리된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 의하면, 구리를 회수하기 위해 슬래그는 서스펜션 용해로를 나와서 부유선광으로 처리된다. 본 발명에 따른 방법을 적용하면, 구리함량이 많은 어떠한 슬래그도 생성되지 않으며, 구리의 불필요한 재순환 및 이에 따른 구리손실을 피할 수 있다.The slag is tapped separately in the suspension furnace and treated in an electric furnace to recover the copper in the slag according to a preferred embodiment of the present invention. According to another preferred embodiment of the invention, the slag exits the suspension melting furnace and is treated with flotation to recover copper. By applying the method according to the invention, no slag with high copper content is produced, and unnecessary recycling of copper and consequently copper loss can be avoided.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 방법을 적용하여, 30% Cu, 28% Fe, 30% S, 6% SiO2의 함량을 가진 구리 농축물이 플래쉬 용해로에서 21 tph(tph = tons/hour)로 상기 노에 공급되는 실리카 모래와 함께 163 tph의 속도로 제련된다.By applying the process according to the invention, a copper concentrate with a content of 30% Cu, 28% Fe, 30% S, 6% SiO 2 is fed to the furnace at 21 tph (tph = tons / hour) in a flash furnace. With silica sand being smelted at a rate of 163 tph.
제련공정시, 공기가 63,493 Nm3/h의 양으로, 산소가 21,956 Nm3/h의 양으로플래쉬 용해로 안으로 들어가, 공급되는 전체 1톤당 계산될 때 산소농도는 41%이고 산소계수는 170 Nm3O2이다.Smelting process when, in an amount of air is 63,493 Nm 3 / h, oxygen enters into the flash smelting furnace in an amount of 21,956 Nm 3 / h, the total supplied first oxygen concentration when calculated per tonne is 41% and the oxygen coefficient is 170 Nm 3 Is O 2 .
산화반응 결과, 플래쉬 용해로에서 62,004 ㎏/h(함량 79% Cu, 0.5% Fe)의 양으로 백색 용융금속이 생성되고, 109,702 ㎏/h(함량 4% Cu, 44% Fe)의 양으로 슬래그가 생성된다. 또한, 소량의 입자가 생성되는데, 이는 재순환되어 용해로에 돌아간다.As a result of the oxidation reaction, white molten metal was produced in the flash melting furnace in the amount of 62,004 kg / h (content 79% Cu, 0.5% Fe) and slag in the amount of 109,702 kg / h (content 4% Cu, 44% Fe). Is generated. In addition, small amounts of particles are produced which are recycled and returned to the furnace.
슬래그는 슬래그 농축설비에서 처리되는데, 생성되는 슬래그의 양은 8,844 ㎏/h(함량 46% Cu, 25% Fe)이고, 그 후 상기 슬래그는 상기 농축물과 함께 플래쉬 용해로로 다시 공급된다.The slag is treated in a slag concentrator, where the amount of slag produced is 8,844 kg / h (content 46% Cu, 25% Fe), after which the slag is fed back to the flash furnace with the concentrate.
생성되는 백색 금속은 산화반응기에서 처리되는데, 공업산소가 4,328 Nm3/h의 양으로, 또한 공기가 18,979 Nm3/h의 양으로 산화반응기에 공급된다. 지금 49,274 ㎏/h(함량 98% Cu, 0.04% Fe)의 양으로 조동이 생성되고, 소량의 슬래그(1 ton/h, 함량 50% Cu, 27% Fe)가 생성된다. 이 슬래그는 입상화되어 플래쉬 용해로에 다시 공급된다.Produced white metal is handled in the oxidation reactor, in the amount of industrial oxygen is 4,328 Nm 3 / h, air is also supplied to the oxidation reactor in an amount of 18,979 Nm 3 / h. Crude is now produced in an amount of 49,274 kg / h (content 98% Cu, 0.04% Fe) and a small amount of slag (1 ton / h, content 50% Cu, 27% Fe) is produced. This slag is granulated and fed back to the flash furnace.
상기 실시예에서, 산화반응기로부터 재순환되어 플래쉬 용해로로 돌아가는 슬래그 농축물 및 슬래그 내 구리의 총량은 4,575 ㎏인데, 이는 농축물에 포함된 전체 구리량의 약 9%에 상당한다. 농축물이 제련되어 직접 조동으로 된다면, 슬래그양은 약 130 t/h일 것이고, 심지어 농축물에 포함된 전체 구리량의 50% 이상을포함할 것이다.In this example, the total amount of slag concentrate and copper in the slag that is recycled from the oxidation reactor and returned to the flash furnace is 4,575 kg, which is equivalent to about 9% of the total amount of copper contained in the concentrate. If the concentrate is smelted and directly coarse, the slag amount will be about 130 t / h, and even contain at least 50% of the total copper contained in the concentrate.
본 발명의 다양한 실시형태는 상기 실시예에 제한되지 않지만 첨부된 청구항의 범위 내에서 변할 수도 있음이 당업자에게 명백하다.It is apparent to those skilled in the art that various embodiments of the invention are not limited to the above examples but may vary within the scope of the appended claims.
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