LU84186A1 - COPPER FIRE REFINING PROCESS - Google Patents
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Description
La présente invention concerne des améliorations apportées au procédé dit d'affinage au feu du cuivre.The present invention relates to improvements in the so-called copper refining process.
On sait que l'affinage en vue de la production du cuivre commercial est réalisé dans des fours à réverbère statiques et, plus récemment, rotatifs, dans lesquels de l'air (éventuellement enrichis en oxygène) est insufflé pour oxyder graduellement les éléments moins nobles que le cuivre (Zn, Fe etc.) et les faire passer dans la scorie. Celle-ci est ensuite éliminée et le cuivre partiellement oxydé subit une opération de désoxydation (perchage) permettant d'obtenir en définitive du cuivre métallique relativement pur.It is known that refining for the production of commercial copper is carried out in static reverberatory ovens and, more recently, rotary, in which air (possibly enriched in oxygen) is blown in to gradually oxidize the less noble elements than copper (Zn, Fe etc.) and pass them through the slag. This is then eliminated and the partially oxidized copper undergoes a deoxidation (perching) operation which ultimately makes it possible to obtain relatively pure metallic copper.
Le cuivre ainsi traité représente ce qu'on appelle le cuivre commercial affiné au feu qui peut être coulé dans des formes commerciales voulues ou en anodes; dans ce dernier cas, l'affinage thermique est généralement moins poussé puisque son complément est confié au processus électrolytique ultérieur.The copper thus treated represents what is known as fire-refined commercial copper which can be cast in desired commercial forms or in anodes; in the latter case, thermal refining is generally less extensive since its complement is entrusted to the subsequent electrolytic process.
La teneur résiduelle en du cuivre affiné au feu ' èt perché est généralement de l'ordre de 0,05 % ou moins.The residual content of fire refined and perched copper is generally on the order of 0.05% or less.
Dans le passé, la réduction était réalisée par diverses techniques (utilisation de matières végétales telles que troncs et branches d'arbre etc.) mais selon les techniques modernes, cette réduction s'effectue généralement par un traitement gazeux a l'aide d'une tuyère ou d'une lance, l'agent réducteur étant notamment du gaz ammoniac craqué (75 % H^ et 25 % ^) ou des hydrocarbures (J.J. Oudiz, Journal of Metals, Dec.1973, p.35-38) .In the past, the reduction was carried out by various techniques (use of plant materials such as trunks and branches of tree etc.) but according to modern techniques, this reduction is generally carried out by a gas treatment using a nozzle or lance, the reducing agent being in particular cracked ammonia gas (75% H ^ and 25% ^) or hydrocarbons (JJ Oudiz, Journal of Metals, Dec.1973, p.35-38).
Dans la pratique industrielle, ces opérations sont généralement menées de manière relativement empirique, faute d'une technique permettant de contrôler les paramètres opératoires et de régler le déroulement des opérations.In industrial practice, these operations are generally carried out in a relatively empirical manner, for lack of a technique making it possible to control the operating parameters and to regulate the course of operations.
L'opérateur se contente généralement de prélever un échantillon dont l'examen révèle si la réduction a été menée à son terme.The operator is generally satisfied with taking a sample, the examination of which reveals whether the reduction has been completed.
La présente invention repose sur l'observation inattendue qu'il est possible de suivre le déroulement des opérations d'affinage au feu du cuivre du fait que l'évolution de la température au sein du bain fondu constitue une indication de l'évolution de la réduction. En effet, on s'est aperçu, si l'on laisse évoluer librement la température au cours de la réduction selon les processus industriels classiques, éventuellement en ayant arrêté le brûleur de chauffe, que la température passe par un maximum qui permet d'identifier le stade final de la réduction. On dispose donc d'un moyen simple pour déterminer de manière précise le moment où la réduction peut être arrêtée.The present invention is based on the unexpected observation that it is possible to follow the progress of copper refining operations with the fact that the change in temperature within the molten bath constitutes an indication of the change in the reduction. In fact, if we allow the temperature to evolve freely during the reduction according to conventional industrial processes, possibly after having stopped the burner, the temperature goes through a maximum which makes it possible to identify the final stage of reduction. There is therefore a simple way to determine precisely when the reduction can be stopped.
Le caractère inattendu du principe décrit résulte du fait que le moyen simple de la mesure de la température maximale et accessoirement de son évolution, soit suffisamment significatif et fiable pour une application industrielle, sans qu'il soit nécessaire de recourir aux outils classiques de mesure de la teneur en oxygène des bains du type "OXYCELL" qui sont difficilement mis en oeuvre dans les conditions industrielles.The unexpected nature of the principle described results from the fact that the simple means of measuring the maximum temperature and incidentally of its evolution, is sufficiently significant and reliable for an industrial application, without the need to resort to conventional tools for measuring the oxygen content of baths of the "OXYCELL" type which are difficult to use under industrial conditions.
La présente invention porte donc de manière plus précise sur un procédé d'affinage au feu du cuivre dans des fours statiques ou de préférence rotatifs comportant successivement une opération d'oxydation en vue d'oxyder les éléments moins nobles que le cuivre , une élimination de la scorie formée et une réduction, caractérisé en ce que ladite réduction est réglée en fonction du maximum de température observé au cours de la réduction et accessoirement de l'évolution de la température.The present invention therefore relates more precisely to a process for refining copper in fire in static or preferably rotary ovens successively comprising an oxidation operation with a view to oxidizing the elements which are less noble than copper, an elimination of the slag formed and a reduction, characterized in that said reduction is adjusted as a function of the maximum temperature observed during the reduction and incidentally of the temperature evolution.
Selon l'invention, les mesures de température transmises par une sonde sont de préférence enregistrées en continu au cours de la réduction et sont traitées électroniquement en vue d'agir sur les paramètres de la réduction. Ce traitement électronique est avantageusement exercé par un microprocesseur ou par les techniques classiques du traitement des données par ordinateur.According to the invention, the temperature measurements transmitted by a probe are preferably recorded continuously during the reduction and are processed electronically in order to act on the parameters of the reduction. This electronic processing is advantageously carried out by a microprocessor or by conventional techniques of data processing by computer.
On a recours de préférence par la pratique de la technique à des tuyères en acier réfractaire a double enveloppe, la partie intérieure servant à insuffler du gaz oxydant (généralement de l'air ou de l'air enrichi en oxygène) dans la phase d'oxydation ! et du gaz réducteur (généralement de l'ammoniac craqué) lors de la phase de réduction, cette partie intérieure étant elle-même gainée d'une seconde enveloppe dans laquelle est admis de l'azote servant à la fois au refroidissement de la tuyère, au déblocage éventuel de celle-ci en cas d'obstruction et à régler la cinétique de la réaction par des effets de turbulence.Use is preferably made in the art of nozzles made of refractory steel with a double jacket, the internal part serving to inject oxidizing gas (generally air or air enriched in oxygen) in the phase of oxidation! and reducing gas (generally cracked ammonia) during the reduction phase, this internal part itself being sheathed in a second envelope into which nitrogen is admitted, used both for cooling the nozzle, to the possible release of the latter in the event of obstruction and to regulate the kinetics of the reaction by turbulence effects.
Dans ce type d'installation, on peut mesurer en continu la pression et le débit de gaz dans les deux zones de la tuyère et agir automatiquement ou non sur les réglages d'admission notamment en cas de bouchage. On a observé notamment qu'un effet de "balancement", c'est-à-dire d'alternance de forte pression à la tuyère centrale et à l'enveloppe périphérique, peut notamment pallier un bouchage éventuel.In this type of installation, it is possible to continuously measure the pressure and the gas flow rate in the two zones of the nozzle and act automatically or not on the intake settings, in particular in the event of blockage. It has been observed in particular that a "rocking" effect, that is to say alternation of high pressure with the central nozzle and with the peripheral envelope, can in particular alleviate a possible blockage.
Le fait de disposer d'un paramètre de mesure fiable et facilement mesurable de l'évolution de la réduction, offre la possibilité de rendre continu ou semi-continu le processus d'affinage au feu.Having a reliable and easily measurable measurement parameter of the reduction evolution offers the possibility of making the refining process continuous or semi-continuous.
Par une adaptation de l'équipement en utilisant un four du type ASARCO notamment, il est possible d'introduire des charges solides en amont, d'opérer l'oxydation et la réduction par zone et de prélever en continu le cuivre fondu traité, l'admission ' du gaz réducteur par une tuyère du type décrit étant commandée en continu en fonction des données de température relevées par une sonde thermique disposée dans la zone de réduction.By adapting the equipment using an ASARCO type furnace in particular, it is possible to introduce solid charges upstream, to operate the oxidation and reduction by zone and to continuously sample the treated molten copper, l 'admission' of the reducing gas by a nozzle of the type described being controlled continuously as a function of the temperature data recorded by a thermal probe placed in the reduction zone.
Avantageusement, trois fours sont disposés en cascade, le premier servant à la fusion, l'oxydation étant opérée dans un second four et finalement, le perchage ou réduction se faisant dans un troisième four.Advantageously, three ovens are arranged in cascade, the first serving for melting, the oxidation being carried out in a second oven and finally, the perching or reduction taking place in a third oven.
A nouveau, dans le cas précité, les données de température et éventuellement les données de débit et de pression dans la partie centrale et dans la partie périphérique de la tuyère sont intégrées y i électroniquement et servent à régler le processus de réduction.Again, in the aforementioned case, the temperature data and possibly the flow and pressure data in the central part and in the peripheral part of the nozzle are integrated y i electronically and serve to regulate the reduction process.
La programmation est réalisée en pratique sur base de courbes d'étalonnage de 1'évolution idéale de la température du bain pour une valeur maximale déterminée.Programming is carried out in practice on the basis of calibration curves of the ideal evolution of the bath temperature for a determined maximum value.
Il convient de noter que le recours à des techniques analytiques complémentaires telles que la spectrométrie d'émission permet encore d'affiner la précision du réglage du processus opératoire.It should be noted that the use of complementary analytical techniques such as emission spectrometry further refines the precision of the adjustment of the operating process.
Les données complémentaires de telles techniques peuvent être intégrées aux données de mesure de température pour un réglage automatique ou semi-automatique de la marche du four.The additional data of such techniques can be integrated with the temperature measurement data for automatic or semi-automatic adjustment of the oven operation.
La technique utilisée présente l'avantage inconstes-table de permettre, mieux que par le passé, de régler avec précision la réduction et donc d'obtenir non seulement des produits d'excellente qualité mais aussi de réduire fortement la consommation totale du combustible • utilisé pour chauffer les fours. La transposition en continu offre bien entendu les avantages spécifiques de cette technique (diminution du coût de production, réduction de la main d'oeuvre) joints aux avantages prémentionnés.The technique used has the inconstable advantage of allowing, better than in the past, to precisely regulate the reduction and therefore to obtain not only excellent quality products but also to greatly reduce the total consumption of the fuel • used to heat the ovens. Continuous transposition naturally offers the specific advantages of this technique (reduction in production cost, reduction in labor) combined with the advantages mentioned above.
Bien qu'on ait décrit des modes d'exécution particulièrement préférés de l'invention, il doit être bien entendu que ceux-ci ont été donnés à titre d'illustration sans caractère limitatif et que de nombreuses variantes et modifications restent possibles dans le cadre de l'invention tel que défini dans les revendications qui suivent.Although particularly preferred embodiments of the invention have been described, it should be understood that these have been given by way of illustration without limitation, and that numerous variants and modifications remain possible in the context of the invention as defined in the claims which follow.
Claims (11)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (2)
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LU84186A LU84186A1 (en) | 1982-06-07 | 1982-06-07 | COPPER FIRE REFINING PROCESS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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LU84186A1 true LU84186A1 (en) | 1984-03-07 |
Family
ID=19729893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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LU84186A LU84186A1 (en) | 1982-06-07 | 1982-06-07 | COPPER FIRE REFINING PROCESS |
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Also Published As
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