PL195337B1 - Sposób otrzymywania miedzi konwertorowej - Google Patents

Abstract

Sposób otrzymywania miedzi konwertorowej polegający na tym, że w konwertorze przerabia się wsad w obecności krzemionki oraz korzystnie kamienia wapiennego a także koksu i przy nadmuchu powietrza, a otrzymany w procesie żużel konwertorowy, korzystnie w całości, zawraca się do procesu szybowego, znamienny tym, że wsadem jest kamień miedziowy pochodzący z procesu szybowego przetopu koncentratów miedzi oraz stop metaliczny CuPbFe zawierający wagowo: 70 - 80% Cu, 10 - 25% Pb, 2 - 10% Fe, 1 - 3% As, przy czym sam przerób prowadzi się w ten sposób, że do konwertora wprowadza się stop CuPbFe w stanie płynnym lub stałym, korzystnie granulowany, oraz wlewa się kamień miedziowy, z tym że ilość wprowadzonego stopu CuPbFe nie przekracza 30% wagowych w stosunku do ilości wlanego kamienia miedziowego, po czym prowadzi się konwertorowanie wprowadzając do wsadu przez dysze powietrze oraz korzystnie dodając kamień wapienny oraz koks, następnie zlewa się uzyskany żużel a do konwertora wprowadza się krzemionkę, korzystnie w postaci piasku, i dalej prowadzi się konwertorowanie do całkowitego usunięcia żelaza, po czym zlewa się żużel i konwertoruje nadal, aż do uzyskania miedzi konwertorowej zawierającej poniżej 0,3% wagowych Pb, a następnie zlewa się końcowy żużel konwertorowy.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania miedzi konwertorowej w trakcie wspólnego przerobu kamienia miedziowego ze stopem metalicznym CuPbFe w konwertorze.

Dotychczas w konwertorach oddzielnie przerabia się kamień miedziowy produkowany w procesie przetopu koncentratów miedzi w piecu szybowym oraz stop metaliczny CuPbFe uzyskiwany z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego.

Znany sposób otrzymywania miedzi w procesie świeżenia kamienia miedziowego w konwertorze polega na tym, że kamień miedziowy zawierający wagowo: 57 -62% Cu, 8 -12% Fe, 18 -22% S, 3 -6% Pb, 0,08 - 0,25% As, świeży się przy pomocy powietrza, w obecności piasku, wcelu uzyskania jako produktu finalnego miedzi konwertorowej.

W wyniku tego procesu otrzymuje się miedź konwertorową zawierającą do 0,3% wagowych Pb przydatną do dalszego jej przerobu w procesie ogniowej rafinacji oraz żużel konwertorowy o wagowym składzie chemicznym: 2 -8% Cu,2 30 -50% Fe, 18 -32% SiO2, 3 -9% Pb, który w całości jest stosowany jako topnik w procesie wytopu kamienia miedziowego.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 113759 sposób otrzymywania miedzi czarnej ze stopu metalicznego CuFePb polega na tym, że stop poddaje się świeżeniu w dwóch etapach, w konwertorze.

Etap pierwszy prowadzi się w obecności kwaśnych dodatków takich jak kwarcyt lub piasek, które wprowadza się w takiej ilości, aby otrzymany żużel zawierał wagowo: 40 -60% Fe, 20 -30% SO2, poniżej 5% Cu i około 1% Pb. Taki żużel zlewa sięz konwertora i kieruje do procesu odmiedziowania w piecu elektrycznym, albo topi się wspólnie z koncentratem miedzi w piecu szybowym do otrzymywania kamienia miedziowego. Następnie do konwertora wprowadza się zasadowe dodatki technologiczne, takie jak wapno palone, dolomit lub kamień wapienny w takiej ilości, aby żużel wytworzony w końcowym okresie pierwszego etapu zawierał łącznie CaO i MgO 5-30% wagowych. W tym etapie wprowadza się także reduktor, najczęściej w postaci koksu lub koksiku, w ilości 1 - 10% wagowych w stosunku do masy świeżonego stopu metalicznego. W uzasadnionych przypadkach wprowadza się także kwaśne składniki żużlotwórcze w postaci kwarcytu lub piasku.

W pierwszym etapie świeżenie prowadzi się powietrzem, lub powietrzem wzbogaconym w azot, aż do uzyskania w stopie zawartości Pb 0,5 - 3% wagowych, po czym zlewa się żużel zawierający 5-30% wagowych Cu.

Drugi etap procesu polega na świeżeniu stopu powietrzem w obecności kwaśnych dodatków żużlotwórczych oraz reduktora. Kwaśne dodatki w postaci kwarcytu lub piasku wprowadza się do konwertora w ilości 0,5 -4% wagowych, natomiast reduktor w postaci koksiku w ilości 0,2 -3% wagowych w stosunku do masy przerabianego stopu. Po zakończeniu świeżenia zlewa się żużel zawierający 540% wagowych Cu, a następnie miedź czarną, o zawartości Pb 0,1 -0,4% wagowych, którą przerabia się w procesie rafinacji ogniowej w piecach anodowych.

Inny, powszechnie stosowany, znany proces otrzymywania miedzi podczas świeżenia stopu metalicznego CuPbFe w konwertorze, polega na przedmuchiwaniu stopu powietrzem w obecności dodatków technologicznych piasku, kamienia wapiennego oraz koksu, w celu uzyskania jako produktu końcowego miedzi konwertorowej zawierającej poniżej 0,3% wagowych Pb, przydatnej do dalszego przerobu w procesie ogniowej rafinacji.

Efektem procesu świeżenia stopu CuPbFe, obok otrzymania miedzi konwertorowej odpowiedniej jakości jest uzyskanie niskiego stężenia arsenu w miedzi konwertorowej oraz przeprowadzenie maksymalnej ilości ołowiu ze stopu do pyłów.

Proces świeżenia stopu CuPbFe zawierającego wagowo 70 - 80% Cu, 10 - 25% Pb, 2 - 10% Fe, 1 -3% As, można podzielić umownie na dwa okresy.

Pierwszy okres, w którym w obecności dodatku kamienia wapiennego w ilości 2 -5% wagowych oraz koksu w ilości 1 -3% wagowych masy ciekłego stopu, następuje proces eliminacji ołowiu do pyłów.

W trakcie tego etapu procesu uzyskuje się żużel konwertorowy zawierający wagowo: 10-20% Cu, 20 -40% Pb, 15 -30% Fe, 1 -2% As oraz miedź konwertorową zawierającą 1 -2,5% wagowych Pb. Drugi okres, w którym prowadzi się końcową rafinację miedzi od ołowiu w obecności piasku. W wyniku tego procesu uzyskuje się miedź konwertorową zawierającą do 0,3% wagowych Pb oraz żużel konwertorowy zawierający wagowo: 15 -30% Cu, 15 -30% Pb, 5 -15% Fe i 2 -4% As.

Obydwa żużle konwertorowe w stanie ciekłym kierowane są w całości do procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym.

PL 195 337 B1

Takie stosowanie pełnego zawrotu żużla konwertorowego do pieca elektrycznego powoduje, niestety, gromadzenie się ołowiu w stopie metalicznym, w którym stężenie Pb przekracza 20% wagowych.

Ponadto technologia świeżenia stopu CuPbFe w konwertorach posiada szereg innych mankamentów, a mianowicie:

- produkowane żużle konwertorowe, o wysokiej zawartości ołowiu i miedzi występujących w postaci krzemianów, są niezwykle agresywne wobec wyłożenia ceramicznego konwertorów,

- przerób stopów metalicznych o bardzo wysokim stężeniu ołowiu powoduje znaczne wydłużenie procesu świeżenia w obecności agresywnych produktów (stop, żużel), co również niekorzystnie wpływa na trwałość wyłożenia ogniotrwałego konwertorów.

Niedogodności te rozwiązuje sposób otrzymywania miedzi według wynalazku.

Istota wynalazku polega na tym, że wsadem do procesu konwertorowania jest ciekły kamień miedziowy i stop metaliczny CuPbFe, w postaci ciekłej lub stałej, w formie bloków lub korzystnie granulatu.

Stop CuPbFe zawiera wagowo: 70 -80% Cu, 10 -25% Pb, 2 -10% Fe,1 -3% As. Warunkiem koniecznym jest, aby ilość stopu CuPbFe we wsadzie nie przekraczała 30% wagowych ilości wlanego kamienia miedziowego.

Tak zestawiony wsad konwertoruje się, wprowadzając przez dysze powietrze i równocześnie korzystnie dodając w trakcie procesu kamień wapienny i koks. Powstały żużel konwertorowy zlewa się ado konwertora wprowadza się krzemionkę, korzystnie w postaci piasku, i dalej prowadzi się proces konwertorowania aż do całkowitego usunięcia żelaza. Następnie, po zlaniu żużla konwertorowego prowadzi się dalej konwertorowanie aż do uzyskania miedzi konwertorowej zawierającej poniżej 0,3% wagowych Pb, po czym zlewa się końcowy żużel konwertorowy i zawraca się go razem z wcześniej zlanym żużlem, korzystnie w całości, jako topnik, do procesu szybowego. Miedź konwertorowa stanowi wsad do procesu rafinacji ogniowej miedzi.

Nieoczekiwanie okazało się, że zestawiając wsad jak w wynalazku, czyli dodając do kamienia miedziowego do 30% stopu metalowego CuPbFe, najkorzystniej w postaci granulatu, do konwertora przed rozpoczęciem procesu konwertorowania kamienia miedziowego pochodzącego z procesu szybowego oraz prowadząc proces według wynalazku, można znacząco obniżyć stężenie ołowiu i arsenu w konwertowanym stopie CuPbFe. Warunkiem koniecznym jest, aby ilość tego stopu w konwertorowanym wsadzie nie przekraczała 30% wagowych. Dzięki temu można całkowicie wyeliminować kosztowny proces konwertorowania oddzielnie samego stopu CuPbFe w konwertorach, zwłaszcza typu Hoboken, a więc przerabiać całą ilość tego stopu poza cyklem technologii zawiesinowego topienia koncentratów miedzi, co stwarza możliwość wzrostu produkcji miedzi „blister w procesie zawiesinowym.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono w poniższych przykładach.

Przykład 1

Do pustego konwertora typu Hoboken wsaduje się 20 Mg zgranulowanego stopu CuPbFe o składzie wagowym: 75% Cu, 18% Pb, 5% Fe, 1% As i inne składniki. Następnie do konwertora wlewa się 105 Mg kamienia miedziowego o składzie wagowym: 58,5% Cu, 11% Fe, 21% S, 3,5% Pb, 0,09% As i inne składniki, po czym dodaje się do wsadu 1,5 Mg kamienia wapiennego oraz 1 Mg koksu i prowadzi się świeżenie, wprowadzając przez dysze powietrze w ilości 30000 m³/h.

Po zlaniu powstałego żużla konwertorowego o składzie wagowym: 10% Cu, 15% Pb, 25% Fe, 0,1% As i inne składniki, do konwertora wprowadza się 10 Mg piasku i dalej, przy nadmuchu powietrza w ilości 30 000 m³/h, prowadzi się konwertorowanie aż do całkowitego usunięcia żelaza. Następnie zlewa się uzyskany żużel konwertorowy o składzie wagowym: 8% Cu, 10% Pb, 30% Fe, 0,1% As iinne składniki. Po zlaniu żużla prowadzi się dalej świeżenie przy nadmuchu powietrza w ilości 25 000 m³/h, aż do uzyskania miedzi konwertorowej. Po uzyskaniu miedzi konwertorowej zawierającej 0,2 % wagowych Pb zlewa się końcowy żużel zawierający wagowo: 30% Cu, 15% Pb, 10% Fe, 0,5% As iinne składniki. Uzyskana miedź konwertorowa zawiera wagowo: 0,25% Pb, 0,1% As, 0,4% O2 ijest kierowana do dalszego przerobu w procesie ogniowej rafinacji.

Przykład 2

Do pustego konwertora typu Hoboken wlewa się 30 Mg stopu CuPbFe o składzie wagowym: 70% Cu, 18% Pb, 8% Fe, 1,5% As i inne składniki. Następnie do konwertora wlewa się 105 Mg kamienia miedziowego o składzie wagowym: 60% Cu, 10% Fe, 21% S, 3,5% Pb, 0,1% As i inne składniki. Po napełnieniu konwertora wsadem, dodaje się 2 Mg kamienia wapiennego oraz 1 Mg koksu i pro₃ wadzi świeżenie, wprowadzając do wsadu przez dysze powietrze w ilości 30 000 m³/h. Po otrzymaniu i zlaniu powstałego żużla konwertorowego o składzie wagowym: 10% Cu, 15% Pb, 25% Fe, 0,1% As iinne składniki, do konwertora wprowadza się 8 Mg piasku i dalej, przy nadmuchu powietrza w ilości

PL 195 337 B1 ₃

000 m³/h, prowadzi się świeżenie aż do całkowitego wyświeżenia żelaza. Następnie zlewa się uzyskany żużel o składzie 8% Cu, 12% Pb, 35% Fe, 0,2% As i inne składniki. Po usunięciu żużla z konwertora przystępuje się do świeżenia powietrzem wprowadzonym przez dysze w ilości 25 000 m³/h aż do uzyskania miedzi konwertorowej. Po uzyskaniu miedzi konwertorowej zawierającej 0,2% wagowych Pb, zlewa się końcowy żużel konwertorowy, zawierający wagowo: 30% Cu, 20% Pb, 10% Fe, 0,5% As i inne składniki. Otrzymana miedź konwertorowa zawiera wagowo: 0,25% Pb, 0,1% As, 0,4% O2 i jest kierowana do dalszego przerobu w procesie ogniowej rafinacji.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób otrzymywania miedzi konwertorowej polegający na tym, że w konwertorze przerabia się wsad w obecności krzemionki oraz korzystnie kamienia wapiennego a także koksu i przy nadmuchu powietrza, a otrzymany w procesie żużel konwertorowy, korzystnie w całości, zawraca się do procesu szybowego, znamienny tym, że wsadem jest kamień miedziowy pochodzący z procesu szybowego przetopu koncentratów miedzi oraz stop metaliczny CuPbFe zawierający wagowo: 70 - 80% Cu, 10 - 25% Pb, 2 - 10% Fe, 1 - 3% As, przy czym sam przerób prowadzi się w ten sposób, że do konwertora wprowadza się stop CuPbFe w stanie płynnym lub stałym, korzystnie granulowany, oraz wlewa się kamień miedziowy, z tym, że ilość wprowadzonego stopu CuPbFe nie przekracza 30% wagowych w stosunku do ilości wlanego kamienia miedziowego, po czym prowadzi się konwertorowanie wprowadzając do wsadu przez dysze powietrze oraz korzystnie dodając kamień wapienny oraz koks, następnie zlewa się uzyskany żużel a do konwertora wprowadza się krzemionkę, korzystnie w postaci piasku, i dalej prowadzi się konwertorowanie do całkowitego usunięcia żelaza, po czym zlewa się żużel i konwertoruje nadal, aż do uzyskania miedzi konwertorowej zawierającej poniżej 0,3% wagowych Pb, a następnie zlewa się końcowy żużel konwertorowy.