NO792175L - Fremgangsmaate ved raffinering av raably - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved raffinering av råbly.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fremstilling av rå-

bly fra kobberholdige blymaterialer av metallisk, oxydisk, sulfatisk eller sulfidisk type.

Metallisk bly fremstilles som regel fra sulfidiske blyråmaterialer, f.eks. blyslig, men også fra oxydiske og sulfatiske blyråmaterialer, f.eks. støv, asker og slagger. Den vanligste ovnsenhet for smelting og reduksjon av bly er sjaktovnen som be-skikkes med blyråmateriale som om nødvendig på forhånd er blitt sintret eller røstet under samtidig oxydasjon av tilstedeværende sulfidsvovel med luftoxygen til et innhold av under 2% svovel. Smelting og reduksjon av- blyråmaterialer kan også med fordel ut-føres i en roterende, hellende ovn, som beskrevet i svenske patent-skrifter nr. 7317217-3 og nr. 7317219-9 som beskriver fremgangs-måter ved fremstilling av råbly både fra sulfidiske, oxydiske og sulfatiske blyråmaterialer.

Ved fremstilling av råbly, dvs. bly som må renses eller raffineres for å kunne selges som et normalt handelsprodukt, vil dette således praktisk talt bestandig inneholde forurensninger som er uønskede i det ferdige bly, som kobber, arsen og antimon, og som derfor må fjernes fra råblyet. Dessuten foreligger som regel gull og sølv i råblyet.

Uavhengig av fremstillingsmetoden for råblyet må dette således raffineres for at et tilstrekkelig rent ferdig bly skal kunne opp-nås. Vanligvis utføres raffineringen i såkalte kjeler eller digler av forskjellige typer som er spesielt utformet for raffinering med hensyn til de nevnte forurensninger. Et spesielt problem ved en en slik raffinering utgjøres av kobber som foreligger i råblyet,

men også arsen og antimon som foreligger i råblyet, kan represen-tere problemer. Arsen og antimon kan foreligge i mengder opp til ca..

15%, og dette fører til dannelse av meget store mengder faste pulver-produkter som flyter opp til metalloverflaten ved raffineringen. Denne såkalte dross vanskeliggjør den videre håndtering av råblysmelten.

Når større kobbermengder foreligger i blyråmaterialene, er det av vesentlig betydning effektivt å kunne fjerne kobberet på et tid-lig stadium av prosessen for ikke å fordyre denne på grunn av at kobberet vanskeliggjør blyets videre behandling til raffinert bly og da kobberinnholdet representerer en betydelig metallverdi.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fremstilling av råbly fra kobberholdige blyråmaterialer av metallisk, oxydisk, sulfatisk eller sulfidisk type ved smelting i en ovn hvor turbulens av innholdet kan tilveiebringes, idet blyråmaterialet smeltes i nærvær av slaggdannere og reduseres, hvorefter en slagg trekkes av, og fremgangsmåten er særpreget ved at blysmelten under kraftig turbulens og efter at slaggen er blitt trukket av, avkjøles fra smeltetemperaturen til en temperatur over blysmeltens likviduspunkt, men under ca. 700°C, hvorefter kobberholdig fase som er blitt utskilt under.avkjølingen, og råblysmelten separeres.

Det foretrekkes at blysmelten efter at slaggen er blitt av-trukket avkjøles til en temperatur av under 500°C.

Ved smelting av blyråmaterialer som inneholder bl.a. arsen, antimon og kobber kan arsen og antimon fjernes som en speiss. En "speiss" er en forbindelse av arsen og/eller antimon med jern-metaller og kobber, dvs. at en "speiss" kan bestå av arsenider og/ eller antimonider av ett eller flere av metallene kobber, jern, nikkel og kobolt. Eventuelle forurensninger av arsen eller antimon fjernes derfor ved at det til smeiten og under kraftig turbulens tilføres jern i metallisk, findelt form eller at jern bringes til å dannes in situ, hvorefter den uoppløselige jernspeiss som er blitt dannet i smeiten, skilles fra råblysmelten i .direkte tilknytning til en gravitasjonsseparering av speiss og råbly, hvorefter kobber utskilles og fraskilles. Hvis derfor jern tilsettes i form av pulver, spon eller findelte stykker, vil en jern-arsen-eller jern-antimon-speiss dannes som er praktisk talt uoppløselig i blysmelten. Med jern i findelt form er her ment metallisk jern i en slik form at en god kontaktoverflate mot blysmelten kan er-holdes, og at jernet kan tilføres blysmelten på enkel måte. Speissen som er praktisk talt uoppløselig i bly ved de angjeldende tem-peraturer, separerer lett og kan trekkes av, fortrinnsvis ved en temperatur av 850-1200°C. Jernet kan også tilsettes som en jernlegering som inneholder 60% jern eller derover. Tilsetningen av jern kan da avpasses slik at bare en del av arseninnholdet danner en jernspeiss og at en arsenmengde blir tilbake i blysmelten som svarer til et molforhold kobber:arsen av minst 1,17, for at kobber skal kunne danne en kobberspeiss som lett kan behandles for ut-vinning av kobber og arsen. Derved vil eventuelt tilstedeværende tinn bli tilbake i råblysmelten. Blyråmaterialets innhold av kobber vil imidlertid hovedsakelig bli tilbake i råblysmelten, men det kan som nevnt ovenfor efter avkjøling av smeiten under kraftig turbulens til en temperatur over blysmeltens smeltepunkt, men under ca. 700°C, fraskilles i utseigret tilstand som metallisk kobber og/eller

speiss, hvorefter råbly tappes og tas vare på.

Råblysmelten kan avkjøles ved å tilføre f.eks. ytterligere oxydisk eller sulfatisk blyråmateriale eller knust jernsilikatslagg. Også tilsetning av slaggdannere for en påfølgende smeltesyklus.kan.benyttes for avkjøling av råblysmelten.

Avkjølingen kan alternativt utføres ved at vann i flytende, findelt form sprøytes direkte mot råblysmelten som befinner seg under turbulent omrøring.

Det er ikke nødvendig å avkjøle råblysmelten hver gang en ny charge blyråmateriale nedsmeltes og slagg og eventuell jern-arsen-speiss er blitt trukket av. Ovnen kan således fylles med en råblysmelte og den kobberholdige fase derefter seigres ut, hvorefter ovnen tappes for råbly og kobberho.ldig fase tas vare på.

Smeltingen, eventuell speissdannelse og kobberutskillelsen finner sted i en ovn hvori smeiten kan behandles under kraftig turbulens. En slik ovn-kan med fordel være en toppblåst, roter-bar konverter, f.eks. en såkalt TBRC ("Top Blown Rotary Converter") eller en Kaldo-ovn. En TBRC eller Kaldo-ovn kan roteres med en hastighet fra 10 til 60 omdreininger pr. minutt, og valget ay en egnet rotasjonshastighet bestemmes av ovnens diametre . En egnet turbulens fås.dersom ovnens innside beveger seg med en omkrets-hastighet av 0,5-7 m/s, fortrinnsvis 2-5 m/s, som muliggjør at smeiten følger med ovnens roterende innside og faller ned mot bad-overflaten som et dråperegn som fører til en meget god kontakt mellom fast fase, flytende fase og gassfase. En slik god kontakt er en forutsetning for hurtige kjemiske og fysikalske forløp, som reduksjonsforløp, avkjøling og utskillelse. Støvdannelse unngås i overraskende sterk grad på grunn av at dråperegnet slår ned støv som ellers ville ha forlatt ovnen sammen med reaksjonsgasser.

Eksempel 1

30 tonn pellets av et oxydisk-sulfatisk blyråmateriale som skrev seg fra kobberkonverterstøv med følgende analyse: Pb 35%,

As 3,5%, Cu 1,15%, S 6,0%, Bi 1,20%, Au 0,5 mg/kg og Ag 3,38 mg/kg, smeltes sammen med 9,6 tonn granulert fajalittslagg (jern-silikat-slagg fra en avrykningsovn for kobberslagg) og 3,5 tonn findelt kalksten i en toppblåst, roterende konverter av Kaldo-typen med en innvendig diameter av 2,5 m ved hjelp av en olje-oxygen-gass-brenner under dannelse av et råblybad og slagg. Efter smeltingen ble slaggen og råblybadet redusert med 1,9 tonn koks inntil blyinnholdet i slaggen var ca. 1,5% Pb, ved en temperatur av ca. 1100°C, hvorefter slaggen ble tappet.

Derefter ble under kraftig turbuléns 2,25 tonn knust jernsilikatslagg tilsatt, hvorefter'råblysmeltens temperatur i løpet av 60 minutter sank fra 1100 o C til ca. 850 oC og en kobberholdig fase ble utskilt. Denne fase ble derefter skilt fra råblysmelten, og dennes innhold av kobber ble derved senket fra 5% Cu til 1,5% Cu.

En del av den således erholdte råblysmelte ble under fortsatt kraftig turbulens videre avkjølt til 400°C, hvorved ytterligere kobberholdig fase kunne skilles ut og separeres. Derved ble et kobberinnhold av 0,2% Cu oppnådd i råblysmelten.

Eksempel 2

30 tonn pellets av et oxydisk-sulf atisk blyråmateriale med .den samme sammensetning som i eksempel 1 ble sammen med 9,6 tonn granulert fajalittslagg og 3,5 tonn findelt kalksten smeltet i en toppblåst, roterende konverter av Kaldo-typen med en innvendig diameter av 2,5 m ved hjelp av en olje-oxygengassbrenner under dannelse av et råblybad og en slagg. Efter smeltingen ble slaggen og råblybadet redusert med 1,9 tonn koks inntil blyinnholdet i slaggen var ca. 1,5% Pb,

ved en temperatur av ca. 1100°C, hvorefter slaggen ble tappet.

Vann i findelt form ble derefter sprøytet inn direkte mot den turbulent omrørte råblysmelte, hvorved smeltens temperatur i løpet av 60 minutter sank fra 1100°C til ca. 650°C og en kobberholdig fase ble utskilt. Denne fase ble skilt fra råblysmelten, hvorved kobberinnholdet i denne sank fra 5% Cu til 1,5% Cu.

Eksempel 3

30 tonn pellets av et oxydisk-sulfatisk blyråmateriale med

en sammensetning som i eksempel 1 ble sammen med 9,6 tonn granulert fajalittslagg og 3,5 tonn findelt kalksten smeltet i en toppblåst, roterende konverter av Kaldo-typen med en innvendig diameter av 2,5 m ved hjelp av en olje-oxygengassbrenner under dannelse av et råblybad og en slagg.

Efter smeltingen ble slaggen og råblybadet redusert med 1,9

tonn koks inntil blyinnholdet i slaggen var ca. 1,5% Pb, ved en temperatur av ca. 1100°C, hvorefter slaggen ble tappet.

2,25 tonn knust jernsilikatslagg ble derefter tilsatt til den turbulent omrørte. råblysmelte, hvorefter smeltens temperatur i løpet av 60 minutter sank fra 1100°C til ca. 850°C og en kobberholdig fase ble utskilt. Råblysmelten hvis kobberinnhold sank fra 5% Cu til 1,5% Cu, ble tappet mens den kobberholdige fase sammen med jernsilikatslaggen ble holdt tilbake i ovnen. Ytterligere 30 tonn oxydisk-sulfatisk blyråmateriale og 3,5 tonn findelt kalksten ble tilført og smeltet sammen med den kobberholdige fase og jernsilikatslaggen. Den erholdte slagg og råblybadet ble redusert med 1,9 tonn koks inntil blyinnholdet i slaggen var ca. 1,5% Pb, ved en temperatur av ca. 1000°C, hvorefter slaggen ble tappet. Under kraftig turbulent omrøring av den erholdte råblysmelte ble ytterligere 2,25 tonn knust jernsilikatslagg tilsatt, hvorved råblysmeltens temperatur i løpet av 60 minutter sank fra 1100°C til ca. 850°C

og en større mengde kobberholdig fase ble erholdt. Denne større mengde kobberholdig fase kunne skilles fra råblysmelten med mindre blytap enn når bare en utfrysing med jernsilikatslagg ble utført.

En betydelig tidsbesparelse pr. tonn produsert bly ble dessuten oppnådd da bare en utfrysning var nødvendig.

Denne fremgangsmåte hvor den kobberholdige fase holdes tilbake, bør selvfølgelig fortsette inntil det fås en kobberholdig fase i en mengde som er gunstig for produksjonsforholdene.

Eksempel 4

30 tonn oxydisk-sulfatisk blyråmateriale med en sammensetning som i eksempel 1 ble.sammen med 9,6 tonn granulert fajalittslagg og 3,5 tonn findelt kalksten smeltet i en toppblåst, roterende konverter av Kaldo-typen med én innvendig diameter av 2,5 m ved hjelp av en olje-oxygengassbrenner under dannelse av et råblybad og en slagg.

Efter smeltingen ble slaggen og råblybadet redusert med 1,9 tonn koks inntil blyinnholdet slaggen var ca. 1,5% Pb, ved en temperatur av ca. 1100°C, hvorefter slaggen ble tappet.

Det således erholdte bly inneholdt 7% As og 3% Cu. 3 tonn jern i metallisk, findelt form ble tilsatt til den turbulent om-rørte råblysmelte for å danne en jernspeiss ved ca. 1000°C som derefter ble tappet i flytende form. . Derefter ble knust jernsilikatslagg tilsatt under kraftig turbulens av råblysmelten, som i. eksempel 1, hvorved temperaturen sank og en kobberholdig fase ble utskilt som ble separert fra råblysmelten.

Claims (12)

1...Fremgangsmåte ved fremstilling av råbly fra kobberholdige blyråmaterialer av metallisk, oxydisk, sulfatisk eller sulfidisk type, ved smelting i en ovn, hvori turbulens av innholdet kan tilveiebringes, idet blyråmaterialet smeltes i nærvær av slaggdahnere og reduseres, hvorefter en slagg trekkes av, karakterisert ved at blysmelten under kraftig turbulens og efter at slaggen er blitt trukket av, avkjøles fra smeltetemperaturen til en temperatur over blysmeltens likviduspunkt, men under ca. 700°C, hvorefter kobberholdig fase som er blitt utskilt under avkjølingen, og råblysmelten separeres.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at blysmelten avkjøles til en temperatur under ca. 500°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at et oxydisk eller sulfatisk blyråmateriale eller knust jernsilikatslagg anvendes som k jølemiddel..

4. Fremgangsmåte ifølge1'krav 1 eller 2, karakterisert ved at de nevnte slaggdannere for en påfølgende smelting av blyråmateriale anvendes som kjølemiddel.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at avkjølingen utføres ved å sprøyte vann i flytende, findelt form direkte mot råblysmelten som holdes under turbulent omrøring.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at utskilt kobberholdig fase holdes tilbake i ovnen under minst én ytterligere smeltesyklus.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at smeltingen og fjernelsen av kobber utføres i en roterende, hellende ovn av Kaldo-typen.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at eventuelle forurensninger av arsen i blyråmaterialene i det minste delvis fjernes ved at det til smeiten under kraftig turbulens tilføres jern i metallisk, findelt form eller ved at jern bringes til å dannes in situ, hvorefter den i blysmelten dannede uoppløselige jernspeiss fraskilles fra råblysmelten i direkte tilknytning til en gravitasjonsseparering av speiss og råbly, hvorefter kobber utskilles og fraskilles.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at jern tilsettes i form av spon, pulver eller findelte stykker.

10. Fremgangsmåte ifølge .krav 8, karakterisert ved at jern tilsettes i form av en jernlegering som inneholder over 60% jern.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at jernet dannes in situ ved tilsetning av silicium, silic ider, carbon eller ferrolegeringer med silicium eller carbon i en slik mengde at jern som forekommer i slaggen, reduseres til metallisk tilstand før slaggen trekkes av.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at speissen trekkes av ved en temperatur av 850-1200°C.