PL215060B1

PL215060B1 - Sposób odzyskiwania miedzi i kobaltu w pirometalurgicznym procesie obróbki kobaltonosnego koncentratu miedzi

Info

Publication number: PL215060B1
Application number: PL390020A
Authority: PL
Inventors: Tuula Makinen
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2013-10-31
Also published as: PL390020A1; FI20070491A; FI20070491A0; WO2008155451A1; PE20090470A1; FI119774B

Abstract

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób odzyskiwania kobaltu oraz miedzi z koncentratu miedzi zawierającego kobalt w sposobie obróbki pirometalurgicznej. Miedź konwertorowa jest otrzymywana w zawiesinowym piecu do wytapiania (4) i/lub konwertorze i jest transportowana do pieca anodowego, a utworzony żużel jest podawany wraz z środkiem redukującym do pieca do oczyszczania żużla (12). Miedź konwertorowa jest uzyskiwana z pieca do oczyszczania żużla, i także jest kierowana do pieca anodowego (8) w celu wytworzenia miedzi anodowej. Żużel z pieca do oczyszczania żużla jest kierowany do pieca do odzyskiwania kobaltu, do którego kierowany jest również materiał zawierający siarczek i środek redukujący. Kobalt jest odzyskiwany z kamienia z pieca do odzyskiwania kobaltu, a powstający żużel jest żużlem odpadowym.

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu odzyskiwania kobaltu i miedzi w pirometalurgicznej obróbce koncentratu miedzi zawierającego kobalt. Miedź konwertorowa otrzymywana w zawiesinowym piecu do wytapiania i/lub konwertorze jest transportowana do pieca anodowego, a powstający żużel jest podawany ze środkiem redukującym do pieca do oczyszczania żużla. Miedź konwertorowa otrzymywana z pieca do oczyszczania żużla jest także transportowana do pieca anodowego w celu wytworzenia miedzi anodowej. Żużel z pieca do oczyszczania żużla jest kierowany do pieca do odzyskiwania kobaltu, do którego kierowany jest materiał zawierający siarczek, w dodatku do środka redukującego. Kobalt jest odzyskiwany z kamienia z pieca do odzyskiwania kobaltu.

Gdy miedź jest wytwarzana pirometalurgicznie z koncentratu siarczku miedzi, koncentrat jest kierowany do pieca do wytapiania, który korzystnie jest zawiesinowym piecem do wytapiania, takim jak zapłonowy piec do wytapiania. Na etapie wytapiania powstają co najmniej dwie warstwy wytopu w piecu, z których górna jest warstwą żużla z warstwą kamienia i/lub miedzi konwertorowej poniżej. Jeśli koncentrat jest wytapiany bezpośrednio do miedzi konwertorowej, jest on kierowany bez konwertorowania bezpośrednio do pieca anodowego, gdzie siarka i jakiekolwiek możliwe zanieczyszczenia są usuwane przez utlenianie. Pozostałości tlenu są usuwane za pomocą odpowiedniego środka redukującego i czysta miedź jest odlewana w postaci anod do elektrolizy. Jeśli kamień miedziowy powstaje w piecu do wytapiania, jest on albo obrabiany w konwertorze zapłonowym lub też w pewnym innym odpowiednim konwertorze, takim jak konwertor Pierce-Smith'a, skąd miedź konwertorowa jest kierowana do pieca anodowego.

Oprócz obróbki koncentratów czystej miedzi będą także inne koncentraty, w których znajdują się inne wartościowe metale, dodatkowo względem miedzi. Publikacja CA 1 085 620 opisuje sposób, w którym inne wartościowe metale w koncentracie miedzi są odzyskiwane z żużla z zawiesinowego pieca do wytapiania. Żużel jest kierowany do co najmniej jednego pieca elektrycznego, po czym większość cynku i ołowiu jest odzyskiwana z miałkiego proszku z pieca elektrycznego. Jeśli koncentrat zawiera znaczne ilości niklu i kobaltu, przeprowadza się oczyszczanie żużla w dwu piecach elektrycznych. W tym przypadku pierwszy piec wytwarza stop głównie zawierający miedź i żużel, który jest następnie podawany do drugiego pieca elektrycznego. Produktem drugiego pieca jest stop metalu zawierający głównie kobalt i/lub nikiel i żużel odpadowy.

Sposób według publikacji patentowej CA 1 085 620 jest dość funkcjonalny, ale wadą tego sposobu jest to, że temperatura topnienia spodniej warstwy metalu wytwarzanego w etapie odzyskiwania kobaltu jest dość wysoka, w zakresie 1350°C. Skoro temperatura topnienia żużla jest jeszcze wyższa, temperatura drugiego pieca elektrycznego musi być utrzymywana bardzo wysoko. Dodatkowo, dalsza obróbka stopu metalu wytwarzanego w drugim piecu elektrycznym jest bardzo kłopotliwa, skoro faza metaliczna, do której się to odnosi jest dość trudnym materiałem do drobnego zmielenia.

Celem niniejszego wynalazku jest usunięcie trudności, które powstały w pirometalurgicznej obróbce koncentratów siarczku miedzi zawierających kobalt, w szczególności w odzyskiwaniu kobaltu, tak jak opisano według uprzedniego stanu wiedzy. Wynalazek dotyczy sposobu pirometalurgicznej obróbki koncentratu siarczku miedzi zawierającego kobalt, w którym żużel utworzony w zawiesinowym piecu do wytapiania i konwertorze jest obrabiany wpierw w piecu do oczyszczania żużla, i żużel tam powstały jest kierowany do odzyskiwania kobaltu. Warunki panujące w piecu do odzyskiwania kobaltu są regulowane tak, żeby mógł on pracować w niższych temperaturach niż według uprzedniego stanu wiedzy, w ten sposób oszczędzając na kosztach energii. W tym samym czasie powstaje kamień zawierający kobalt, którego dalsza obróbka nie stwarza kłopotów. Stosowanie sposobu według wynalazku umożliwia także, aby dalsza obróbka miedzi konwertorowej, wytwarzanej w różnych etapach, miała miejsce w sposób zintegrowany, zamiast w oddzielnych etapach obróbki jak w opisie według uprzedniego stanu wiedzy.

Przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwania miedzi i kobaltu w pirometalurgicznym procesie obróbki kobaltonośnego koncentratu siarczku miedzi, w którym koncentrat podaje się do zawiesinowego pieca do wytapiania z gazem zawierającym tlen i materiałem tworzącym żużel, a następnie poddaje się te składniki reakcji w zawiesinowym piecu do wytapiania z wytworzeniem miedzi konwertorowej, którą podaje się do pieca anodowego, przy czym żużel kobaltonośny podaje się do pieca do oczyszczania żużla ze środkiem redukującym, charakteryzujący się tym, że miedź konwertorową wytworzoną w piecu do oczyszczania żużla podaje się do pieca anodowego, a żużel podaje się do pieca

PL 215 060 B1 do odzyskiwania kobaltu, do którego podaje się również środek redukujący i materiał zawierający siarczek dla wytworzenia kobaltonośnego kamienia miedziowego i żużla odpadowego.

Przedmiotem wynalazku jest także alternatywny sposób odzyskiwania miedzi i kobaltu w pirometalurgicznym procesie obróbki kobaltonośnego koncentratu siarczku miedzi, w którym koncentrat podaje się do zawiesinowego pieca do wytapiania z gazem zawierającym tlen i materiałem tworzącym żużel, a następnie poddaje się te składniki reakcji w zawiesinowym piecu do wytapiania z wytworzeniem kamienia miedziowego, przy czym kamień miedziowy kieruje się do konwertora, a miedź konwertorową powstałą w konwertorze podaje się do pieca anodowego, przy czym żużel kobaltonośny wytworzony w zawiesinowym piecu do wytapiania i konwertorze podaje się do pieca do oczyszczania żużla ze środkiem redukującym, charakteryzujący się tym, że miedź konwertorową wytworzoną w piecu do oczyszczania żużla podaje się do pieca anodowego, a żużel podaje się do pieca do odzyskiwania kobaltu, do którego podaje się również środek redukujący i materiał zawierający siarczek dla wytworzenia kobaltonośnego kamienia miedziowego i żużla odpadowego.

Korzystnie, miedź konwertorową powstałą w piecu do oczyszczania żużla kieruje się do pieca anodowego do oczyszczenia wraz z miedzią konwertorową powstałą w zawiesinowym piecu do wytapiania i/lub konwertorze.

Kobaltonośny kamień miedziowy schładza się przez granulację.

Materiał zawierający siarczek kierowany do pieca do odzyskiwania kobaltu stanowi koncentrat siarczkowy, przy czym korzystniej stanowi koncentrat siarczku miedzi.

Alternatywnie, materiał zawierający siarczek kierowany do pieca do odzyskiwania kobaltu stanowi piryt w bryłach, albo stanowi kamień z zawiesinowego pieca do wytapiania.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku jako środek redukujący w piecu do oczyszczania żużla i piecu do odzyskiwania kobaltu stosuje się koks, albo drobno zmielony środek redukujący, taki jak pył węglowy wstrzykiwany do pieca.

Korzystnie, jako piec do oczyszczania żużla i piec do odzyskiwania kobaltu stosuje się piece elektryczne, a jako konwertor stosuje się konwertor zapłonowy, przy czym korzystnie stosuje się konwertor typu Pierce-Smith'a.

Według wynalazku koncentrat, gaz zawierający tlen i materiał tworzący żużel (topnik) są podawane do zawiesinowego pieca do wytapiania, gdzie surowce ulegają reakcji z utworzeniem miedzi konwertorowej i/lub kamienia miedziowego. Kamień miedziowy jest przetwarzany w konwertorze w miedź konwertorową. Miedź konwertorowa jest kierowana do pieca anodowego, a zawierający kobalt żużel, który powstał w zawiesinowym piecu do wytapiania i konwertorze, jest podawany do pieca do oczyszczania żużla. Miedź konwertorowa i żużel powstają w piecu do oczyszczania żużla z pomocą środka redukującego, i żużel jest kierowany do pieca do odzyskiwania kobaltu. Środek redukujący i materiał zawierający siarczek są także podawane do pieca do odzyskiwania kobaltu, i żużel jest tam przetwarzany w zawierający kobalt kamień miedziowy oraz żużel odpadowy.

Według sposobu, miedź konwertorowa wytwarzana w piecu do oczyszczania żużla jest kierowana do pieca anodowego celem oczyszczenia wraz z miedzią konwertorową powstałą w zawiesinowym piecu do wytapiania i/lub konwertorze.

Piec do oczyszczania żużla jak i piec do odzyskiwania kobaltu są korzystnie piecami elektrycznymi.

Zgodnie z jedną postacią wykonania wynalazku, środek redukujący zastosowany w piecu do oczyszczania żużla i piecu do odzyskiwania kobaltu jest koksem. Zgodnie z inną postacią wykonania wynalazku, zastosowany środek redukujący jest drobno zmielonym środkiem redukującym takim jak pył węglowy, który jest wstrzykiwany do pieca.

Zgodnie ze sposobem, materiał zawierający siarczek podawany do pieca do odzyskiwania kobaltu jest koncentratem siarczkowym, korzystnie koncentratem siarczku miedzi, albo pirytem w postaci brył. Zgodnie z jedną postacią sposobu, materiał zawierający siarczek jest kamieniem z zawiesinowego pieca do wytapiania.

Kamień miedziowy zawierający kobalt, powstały w piecu do odzyskiwania kobaltu, jest korzystnie schładzany przez granulację.

W jednym zastosowaniu wynalazku konwertor jest konwertorem zapłonowym. W innym zastosowaniu wynalazku konwertor jest konwertorem typu Pierce-Smith'a.

Jedna z postaci wykonania wynalazku jest sposobem odzyskiwania kobaltu i miedzi w pirometalurgicznej obróbce koncentratu siarczku miedzi zawierającego kobalt. Koncentrat, gaz zawierający tlen i topnik są podawane do zawiesinowego pieca do wytapiania, gdzie surowce ulegają reakcji

PL 215 060 B1 wytwarzając miedź konwertorową. Miedź konwertorowa jest kierowana do pieca anodowego, a żużel zawierający kobalt, który powstał w zawiesinowym piecu do wytapiania, jest podawany do pieca do oczyszczania żużla. Miedź konwertorowa powstaje w piecu do oczyszczania żużla z pomocą środka redukującego i jest kierowana do pieca anodowego, a powstający żużel jest kierowany do pieca do odzyskiwania kobaltu. Środek redukujący i materiał zawierający siarczek są także przesyłane do pieca do odzyskiwania kobaltu i żużel jest przetwarzany tam w zawierający kobalt kamień miedziowy i żużel odpadowy.

Inna postać wykonania wynalazku jest innym sposobem odzyskiwania kobaltu i miedzi w pirometalurgicznej obróbce koncentratu siarczku miedzi zawierającego kobalt. Koncentrat, gaz zawierający tlen i topnik są podawane do zawiesinowego pieca do wytapiania, gdzie surowce ulegają reakcji wytwarzając kamień miedziowy. W konwertorze kamień miedziowy jest przetwarzany w miedź konwertorową. Miedź konwertorowa jest kierowana do pieca anodowego, a żużel zawierający kobalt, który powstał w zawiesinowym piecu do wytapiania i konwertorze, jest podawany do pieca do oczyszczania żużla. Miedź konwertorowa powstaje w piecu do oczyszczania żużla z pomocą środka redukującego i jest kierowana do pieca anodowego i żużel, a powstający żużel jest kierowany do pieca do odzyskiwania kobaltu. Środek redukujący i materiał zawierający siarczek są także kierowane do pieca do odzyskiwania kobaltu, i żużel jest tam przetwarzany w kamień miedziowy zawierający kobalt i żużel odpadowy.

Zasadnicze cechy wynalazku staną się oczywiste w odniesieniu do załączonych zastrzeżeń.

Figura 1 przedstawia schemat pierwszej postaci wykonania sposobu według wynalazku, figura 2 przedstawia schemat drugiego wariantu sposobu według wynalazku, figura 3 przedstawia schemat korzystnej realizacji sposobu według wynalazku, figura 4 przedstawia wykres zależności pomiędzy zawartością siarki kamienia wzbogaconego w kobalt i temperatury topnienia, a figura 5 przedstawia wykres wpływu zawartości siarki kamienia wzbogaconego w kobalt na energochłonność rozdrabniania.

Sposób według wynalazku jest opisany w odniesieniu do schematu pokazanego na figurze 1. Koncentrat siarczku miedzi 1 jest podawany z gazem zawierającym tlen, takim jak powietrze wzbogacone w tlen albo tlen 2, i topnikiem 3 do zawiesinowego pieca do wytapiania 4, takiego jak zapłonowy piec do wytapiania. Reakcje pomiędzy koncentratem i gazem zawierającym tlen przebiegają w szybie reakcyjnym 5 zapłonowego pieca do wytapiania. Gdy jest to konieczne, można także podać dodatkowe paliwo do szybu reakcyjnego. Produkty reakcji są wytapiane i osadzają się w sekcji osadnika 6 pieca.

Reakcje, które skutkują powstaniem miedzi konwertorowej biegną dalej w wannie stopowej niższego pieca (osadnik). Podobnie reakcje żużla mają miejsce w osadniku. Według sposobu, warunki w zapłonowym piecu do wytapiania są regulowane tak, że powstająca faza zawierająca miedź jest miedzią konwertorową, unikając w ten sposób oddzielnego etapu konwersji. Powstająca miedź konwertorowa osiada na dnie osadnika, a warstwa żużla osiada na jej szczycie. Stopień utleniania szybu reakcyjnego określa zawartość siarki w utworzonej miedzi konwertorowej i zawartość miedzi w żużlu.

Optymalny stosunek zawartości siarki w miedzi oraz zawartość miedzi w żużlu jest dopasowywana ₃ przez regulację stosunku między koncentratem i tlenem podawanym do pieca (Nm³ O2/t koncentratu). Kobalt w koncentracie trafia prawie całkowicie do żużla. Gazy zapłonowego pieca do wytapiania są kierowane do kotła odzyskowego celem odzyskania ciepła i oddzielenia pyłu. Końcowe usunięcie pyłu ma miejsce w filtrze elektrostatycznym. Drobny pył oddzielony od gazu jest zawracany do pieca (niepokazane szczegółowo na schemacie).

Miedź konwertorowa 7 utworzona w zawiesinowym piecu do wytapiania jest kierowana dalej do pieca anodowego 8, na przykładowym schemacie znajdują się trzy takie piece, lecz ich ilość może się różnić zależnie od wymagań. Miedź anodowa 9 opuszczająca piec anodowy jest miedzią czystą (99,9%), i jest odlewana w postaci anod na stole do odlewania anod 10, które są obrabiane dalej elektrolitycznie do czystej miedzi katodowej (99,999%).

Żużel 11 utworzony w zawiesinowym piecu do wytapiania jest korzystnie kierowany, w postaci stopionej, rynnami spustowymi do pieca do oczyszczania żużla 12, który jest piecem elektrycznym. Pewien środek redukujący, taki jak koks metalurgiczny 13 jest także podawany do pieca, i żużel jest redukowany do miedzi konwertorowej 14 i fazy żużla 15, którego zawartość miedzi jest dopasowana

PL 215 060 B1 tak, aby przypadała w zakresie 2,5 - 4%. W takim przypadku nie występują znaczące ilości żelaza redukowanego z żużla do miedzi konwertorowej. Utworzona tak zwana druga miedź konwertorowa 14 jest także kierowana do pieca anodowego 8. Dlatego też miedź konwertorowa wytworzona w piecu do oczyszczania żużla nie jest przetwarzana oddzielnie, lecz równocześnie z miedzią konwertorową z zawiesinowego reaktora do wytapiania. Korzyścią połączonej obróbki jest to, że nie są wymagane oddzielne utlenianie w celu usunięcia siarki i żelaza oraz żużlowanie żelaza.

Żużel zawierający kobalt 15 powstały w piecu do oczyszczania żużla 12 jest korzystnie kierowany, w postaci stopionej, rynnami spustowymi do pieca do odzyskiwania kobaltu 16, który także jest piecem elektrycznym. Żużel jest redukowany w piecu za pomocą środka redukującego podawanego do pieca, takiego jak koks 17. Jako środek redukujący można także zastosować drobny środek redukujący, taki jak pył węglowy, który dodaje się do pieca przez wstrzykiwanie, jako taki albo też w mieszaninie ze środkiem siarkującym. Materiał 18 zawierający siarczek jest także podawany do pieca, i może on być dodany, na przykład, czy to ze środkiem redukującym lub też oddzielnie. Jako wynik dodatku materiału zawierającego siarczek, temperatura topnienia kamienia miedziowo-żelazowego zawierającego kobalt, który jest wytwarzany w piecu, jest około 50 - 60°C niższa niż bez podawania materiału zawierającego siarczek. Korzystnymi materiałami zawierającymi siarczek są na przykład koncentrat siarczku miedzi, piryt bryłowy i stopiony kamień z zawiesinowego pieca do wypalania, w kawałkach albo zmielony, jeśli taki jest dostępny. Temperatura topnienia kamienia miedziowego zawierającego kobalt po dodatku materiału zawierającego siarczek wynosi około 1300°C a powstający żużel ma nieco wyższą temperaturę topnienia. Skoro podawanie materiału zawierającego siarczek obniża temperaturę topnienia kamienia to zapewnia także dostateczną płynność fazy kamienia. Zawartość kobaltu w kamieniu jest proporcjonalna do ilości żelaza w kamieniu, i dlatego też zawartość żelaza w kamieniu oraz stosunek zawartości miedzi i kobaltu w powstającym żużlu odpadowym są dopasowywane przez kontrolę stosunku żużla i środka redukującego podawanego do pieca. Czas przebywania wsadu jest innym parametrem, dzięki któremu końcowy wynik redukcji w piecu do obróbki kobaltu jest dopasowany. Kamień miedź-kobalt-żelazo 19 osadzający się z pieca jest kierowany do odzysku kobaltu. Utworzony żużel 20 jest żużlem odpadowym.

Siarkowanie, które ma miejsce w piecu do odzyskiwania kobaltu oznacza, że kamień jest schładzany gwałtownie, korzystnie przez granulację, i nie ma czasu na segregację różnych siarczków i faz metalicznych w strukturze kamienia. Zamiast tego siarka jest rozłożona równomiernie w strukturze kamienia. Konsekwencją jest krucha, łatwo zbrylająca się faza kamienia, która jest znacząco tańsza w dalszej obróbce od odpowiadającej, trudnej do zmielenia fazy metalicznej.

Ilość siarki w kamieniu zależy od temperatury procesu, która jest określana zgodnie z temperaturą topnienia fazy stopionej w wyższej temperaturze, to jest temperatury topnienia żużla. Temperatura topnienia układu metalicznego całkowicie wolnego od siarki wynosi około 1380°C. Jak pokazano na figurze 4, przy zawartości siarki równej około 8%, to jest stosunku metal/siarka równym 11,5, temperatura topnienia kamienia jest nieco niższa od 1300°C, co może być uważane za typową temperaturę pracy przy wytwarzaniu miedzi. Zwiększając zawartość siarki w kamieniu, innymi słowy obniżając stosunek metal/siarka, temperatura topnienia kamienia może zostać obniżona w jeszcze większym stopniu. Wszakże temperatura kamienia musi być w odpowiednim stosunku do temperatury żużla, w praktyce 20-50°C niższa od temperatury żużla. Jeśli temperatura pracy jest znacznie wyższa od temperatury topnienia kamienia, kamień jest reaktywny i płynny (niska lepkość) ze względu na przegrzanie. Może to wywołać problemy podczas spustu kamienia z pieca. Przyspiesza to także zużycie obmurowania pieca i materiału otworu spustowego.

Kamień Cu-Fe-Co utworzony w piecu do odzyskiwania kobaltu jest granulowany i drobno mielony do hydrometalurgicznej obróbki kamienia. Zawartość siarki w kamieniu ma wpływ na energochłonność mielenia kamienia granulowanego. Wykres na figurze 5, na którym linia ciągła przedstawia otrzymane wyniki a linia przerywana ekstrapolacje, pokazuje, że wraz z obniżeniem zawartości siarki wzrasta zużycie energii. Przyjmuje się, że zależność jest liniowa w zakresie od 1 - 13% siarki, ale jest możliwe, że zużycie energii będzie wzrastać bardziej dla niskich zawartości siarki. Gdy zawartość siarki zbliża się do -> 0% materiału nie można w ogóle zmielić. Zgodnie z zależnością pokazaną na wykresie, zużycie energii wzrasta o około 25%, gdy zawartość siarki w kamieniu spada z 8 do 1%.

Schemat na figurze 2 przestawia drugi wariant sposobu według wynalazku, w którym miedź konwertorowa nie powstaje w zawiesinowym piecu do wytapiania 4. Zamiast tego warunki panujące

PL 215 060 B1 w piecu są tak dopasowane w znany sposób, że kamień miedziowy 21 powstaje w piecu, i jest kierowany dalej do obróbki w szybie reakcyjnym 23 konwertora zapłonowego 22. Konwertor zapłonowy jest piecem tego samego typu co zapłonowy piec do wytapiania, ale jako zasilenie stosowany jest kamień, który jest przetwarzany w miedź konwertorową w warunkach panujących w piecu. Dodatkowo do kamienia miedziowego, topnik i gaz zawierający tlen są także zwykle kierowane do konwertora zapłonowego. Miedź konwertorowa 7 powstała w osadniku 24 konwertora zapłonowego jest kierowana do pieca anodowego 8, a wytworzony żużel 25 jest kierowany do pieca do oczyszczania żużla 12. Inne funkcje sposobu są takie jak pokazane na figurze 1, gdzie miedź konwertorowa wytworzona w piecu do oczyszczania żużla jest kierowana do pieca anodowego 8, zaś żużel do pieca do odzyskiwania kobaltu 16, gdzie tworzą się kamień miedź-kobalt-żelazo 19 i żużel odpadowy 20.

Wariant realizacji wynalazku przedstawiony na figurze 3 jest taki sam jak na figurze 2 za wyjątkiem tego, że jako konwertory zastosowano typowe konwertory typu Pierce-Smith'a 26.

P r z y k ł a d 1

Sposób opisany powyżej zastosowano do obróbki koncentratu Cu zawierającego kobalt tak, że koncentrat wytapiano w zapłonowym piecu do wytapiania (zapłonowy piec do bezpośredniego wytopu miedzi konwertorowej (miedzi blister) DBF) bezpośrednio do miedzi konwertorowej przez prawie całkowite wytopienie żelaza i kobaltu z koncentratu. Metale wartościowe w żużlu uzyskanym z zapłonowego pieca do wytapiania odzyskano w dwu etapach, w piecach elektrycznych przez redukcję za pomocą koksu. Żużel skierowano z zapłonowego pieca do wytapiania do pieca do oczyszczania żużla (SCF), gdzie stopień redukcji i czas przebywania dopasowano tak, aby otrzymać metal zawierający ponad 99% miedzi, z zawartością żelaza równą 0,03% i zawartością kobaltu równą 0,18%. Na tym etapie spróbowano zapobiec redukcji miedzi przez żelazo i kobalt. Metal skierowano wraz z miedzią konwertorową z zapłonowego pieca do wytapiania do dalszej obróbki w piecu anodowym. Kluczowe wyniki pokazano w załączonej Tabeli 1.

Żużel z pieca do oczyszczania żużla, mający zawartość Cu równą 3%, wprowadzono do następnego pieca, tj. pieca do odzyskiwania kobaltu (CRF), gdzie przeprowadzono silniejszą redukcję (dodanie koksu, dłuższy czas przebywania) w celu odzyskania miedzi i kobaltu zawartego w żużlu tak dokładnie jak to możliwe w kamieniu Cu-Fe-Co utworzonym w piecu. Zawartość wartościowych metali w otrzymanym żużlu z tego etapu jest tak niska, że żużel jest odpadem.

Skoro zawartość siarki w żużlu, z pieca do odzyskiwania kobaltu CRF była nadzwyczaj niska, mieszanina koncentratu z zapłonowego pieca do wytapiania DBF była podana do CRF w celu siarkowania stopu metalu wytworzonego w wyniku redukcji. Mieszania koncentratu została podana do stopionego żużla, blisko powierzchni międzyfazowej kamienia, przez wtrysk z gazem nośnikowym. Celem siarkowania było zmniejszenie temperatury topnienia stopionego metalu do odpowiedniego stopnia w odniesieniu do temperatury topnienia żużla.

P r z y k ł a d 2 (przykład odniesienia)

Opisany sposób zaadaptowano w ten sam sposób co w przykładzie 1, oprócz faktu, że nie wykonano siarkowania w piecu do odzyskiwania kobaltu, przez co zawartość siarki w wytworzonym stopie metalu pozostała na poziomie 1%.

Zależność między zawartością siarki w kamieniu i temperaturą topnienia pokazano na figurze 5. W celu zapewnienia płynności kamienia temperatura pracy musiała być podniesiona o 60°C. Oznacza to wzrost zużycia energii elektrycznej w piecu redukującym żużel o prawie 9%. Bardziej szczegółowe wyniki pokazano w Tabeli 2.

Przykłady przedstawione powyżej czynią oczywistym fakt, że sposób według wynalazku dostarcza znacznych ulepszeń sposobu według uprzedniego stanu wiedzy, pod względem temperatury pracy i kontroli jakości produktu na etapie odzyskiwania kobaltu. To z kolei skutkuje znacznymi oszczędnościami w zużyciu energii w samym sposobie obróbki żużla i w dalszej obróbce produktu kamienia Cu-Fe-Co.

PL 215 060 B1 fM

8ca

Em &

N

0

o

0

w

a

o

CN

Ρ»

LO

o

w

«.

K

*·

ω

c\o

t—i

co

O

rH

CN

O

LO

co

W

«s

co

t—1

co

CN

•CJ·

«.

w.

X

ω

ίΛ«

CN

O

t—1

ό

o

t—1

N

P

O

0

05

a

O

r-

t—1

«-

r-

Φ

K.

«.

O>

*.

bu

a\°

rH

0?

o

0Ί

OL

P’

CN

P

O

r-l

CO

r·

ΟΊ

t—1

w

o

s

*.

Φ

o

w

co

P-

bu

o\0

rP

iP

o

CN

cO

N

τι

O

0

W,

P

a

o

-Ν'

s

r-

O

o

«

0.

ΟΊ

*.

o

_ttv?

t—1

o

ON

l.o

LO

T—ł

P

lO

CO

O

o-

LO

o

».

w.

s

W

*.

o

c%>

o

O

o

N

T5

o

O

s.

CN

T

co

CN

a

o

s.

*.

«.

>-t

o

«—1

co

P

rP

Ό

<AO

—1

«P

CN

rP

LO

CO

Γ--

O

Ό¹

CO

CN

co

O

LO

>s

S.

w

w.

K

Γ3

r*'

co

&

r-

CN

CJ

oY>

co

ro

er·

iP

LO

o

O

oo

o

lO

P

LO

L£)

CN

co

CO

α

CN

«—1

t—1

t—i

'U

'CO

P

U

O

o

£

O

CC

ro

o

O

LO

CN

O^-'

&Ί

O

•H

44

rM

scgi

~O

CN

P

co

>,

<N

g

Ό

So

0!

c

P

O

-r-i

4_J

Φ

rp

£

ε

rP

o

>.

P

Φ

rp

P

G

W

M

•N

t/i

£

P

£

rp

7>i

Φ

£

rp

c

Φ

-H

Φ

Ό

N

p

MN

Ό

ra

U

£

Ή

P

TS

Φ

Ή

£

a

Cl

a

O

bu

»p

fa

Oj

•r-f

0

P

rti

o

CC·

—Ϊ

CD

O

CD

75

Ct-

N

G

P

G

CU

PL 215 060 B1

fo

M 73 oj o\o

o

Γ0 O

ϋ, 1

cn

ω

lO t—1 o

m t—4 O

ł—1 CN o

co

0) fo

n i 73 O oj oV

01 01 01

CO 01 Ol

o o

<l· fo

03 fo

dP |

LD ΟΊ s co CN

LO V 01 CN

co Ό O

03 fo

O o

N 75] o iii oV> i

co 01 01

L0 01

LO co

o U

o o

CD r- o

r-H 01 o

CO t***i o

O u

fu O CO β

o

N 73 O o\^u

ω ND CN

co co

σ\ (N CN

3 α

r-1 •N ί β Ή β

5

oV>

00 CO

00 CN 01 01

& u 3 -P r-t β

o

Piec do oczyszcza

Eh

t>

Li) CN

O O co r—ł

o LO co i——1

o rd CO r—ł

•8 N4 β •r|

Eh

73 73 cn ^- N 73 O σ

73 Π3 CO £ Cr Nd

73 Π3 (Λ £ σ

73 d ω -C

73 73 </} σ' N4

73 Π3 W s σ Nd

73 <0 ω £ rd 3E Ni

α (8 S rj Λ! BS >1 N *ts 0 o

O '03 o 4—| H

Łf) j 0*1 q lo CO i ł—i i

CN CD lO CO

00 CN co

00 01 CO CN

CN CN LO

NO

75 O « rł

'O 'li) O r—j Ή

cd. Tabela 1

W d β 1—I fo

CO Nd

Żużel DBF

_jj Ad Φ i—1 O d fo

Żużel SCF

'‘EN 73 0) •H cl· LM -H C) rN Μ ϋ

Utrata ciepła

co d rN H fo

PL 215 060 B1

N Ό o £4

m cj

D o

m

CO oj

σ

—η

c-

o

«.

r£

!—1

o

t—ί

b.

*.

OJ

O

co

N

Ό

O

00

σ

Dl

o,

D

1

i—1

W

b.

K.

<31

O

in

£'

r—*

<71

P

00

!-1

CO

D

o

<0

•=r

co

lO

V

>»

ΓΟ

co

c~-

CJ

f—ł

04

CJ

T

N

-ΰ

Q

LO

D

Γ-

Ot

ID

>.

%

«_

<0

m

CD

ĆP

,—i

Ol

CJ

r-

'Π’

P

o

co

CJ

o

b.

o

co

o

p

N

TJ

o

Q.i

kP

co

LO

o

b»

·»

c¥>

rs

CC

o

lO

'ŚT

o

m

o

·»

s_D

S.

co

_Q\O

rc

CC

o

ro

o

l£

lO

r™4

Lf>

1Ό

CC

rC

ro

Ό

CJ

5-1

I-1

P

XJ

Ο

rtj

σ

ω

Ό

Τί

0)

3

Ό

0

TJ

rtf

CD

>2

(ϋ

iU

’TJ

W

Ό

co

Ο

Ί

w

ω

3

rd

d

p

£

υ

N

2»

¢0

to

I—1

«3

TJ

\

p.

χ;

p

rj£

•Ν

CL

O

σ

ES

p.

Ϊ3

£

•υ

en

P

40

P

•Ν

Ο

σ\

H

c~

5—1

σ

O

r-

co

o

O

co

’D

CD

Ci

co

i—i

D

^;D

P

CJ

m

CJ

1

Π3

HI

3

P

•r~!

3

<u

O

α

m

|..>

£

1

0)

£

H

c

φ

Γϊ-Ι

N

o

• £

Ν

41

H

u

(J

>

α

υ

o

£

4->

CO

nj

0>Ί

Φ

Ή

>1

(3

<d

£

H

£

o

'C

rj

•i—j

Ρ

£

N

1)

rH

σ

P

1-1

TJ

il)

P

α

σ

Ρ

to

f/>

□

<D

£

P

Φ

nj

•H

3

Ϊ>1

£

Ρ

<

P

Φ

£

‘N

φ

Φ

♦N

Ω

Ξ

£

•Ν

<ΰ

0)

o

O

Ή

O

c

P

£

T5

£

il)

P

>-<

£

1·—·$

u

χ;

S

P

•CJ]

p

Φ

•fcd

O

£ad

Cxj

p

CS]

φ

CD

PL 215 060 B1

ω

Ν Τ5 0 CL οΦ

Ν- ο

0,2

CN O

C0

rN

o

τ—ί

rH

τ—1

S.

K

K.

ω

ο\ν

Ο

O

τ—1

Ν

-α

Ο

σι

lD

O

a

•w

φ

σι

40

in

Uj

ο¥>

σι

CO

r4

kD

CN

o

Ν’

Γ'

i—1

«η

«fc

W.

φ

σι

£*-

co

LŁJ

ο\α

CN

ŁO

Ν

Τ5

0

40

i—1

Ϊ-0

a

».

•h.

ίβ

0

<0

Π-

co

•Η ri

ο

ο\0

0L

CN

cn

§

0

I-1

CO

o

σι

CN

Μ

ο

*.

<

ο

ο\0

ο

o

«

Ν Φ Λ

podz

CO

cn

3

VL

·».

ο

<Λ°

co

o

co

!2 υ

o

ο

o

ο

TT

+1

Γ3

K.

<N

Η m Λ

Ο

θ\=

CO

O

CO

0

o

tn

r-

ia

m

co

TT

co

Ε-

υ

CN

(—i

5-1

r—1

β

ϋ

Ό

O

3

Φ

<7·

Η

Φ

Ό

τΐ

Φ

Μ

3

τφ

Ό

03

T>

Ό

nS

3

ω

Τ3

m

Π3

co

o

>

,

(0

w

%

co

E0

3

p

Ό

Ν

3

i—1

d

τ!

Ό

42

„CO

P

'N

a

0

Cr

&

a

s

SS

d

Ό

σ>

Α

a

Ai

A

4N

O

0

Ό

0

<0

ćTi

T*

Φ

Ο

ί>

σ>

CO

CN

<5)

O

03

Ή

,Η

·*

Γ

co

ΟΛ

'.£>

CO

CN

Cm

Η

<α

kO

CO

‘40

CN

Φ

03

,

A

rM

f7

«

ł

a

Φ

k-l

3

φ

<0

EA

P

Ή

CN

O

A

ł>l

ł

□

ω

Φ

3

0

Φ

•

Μ

'i

P

0

O

Π3

-r~l

ιΗ

0

1)

r-i

Ό

P

c

P

Φ

c

£0

<u

φ

03

a

A

Λ

3

,Α

‘N

1

•M

|

0

M

•N

Φ

ro

Ό

□

c

Tl

P

|...J

2

1—ł

Eh

cZ

•CN

ki

•CN

0

ω

O

CN

Φ

PL 215 060 B1

Claims

1. Sposób odzyskiwania miedzi i kobaltu w pirometalurgicznym procesie obróbki kobaltonośnego koncentratu siarczku miedzi, w którym koncentrat podaje się do zawiesinowego pieca do wytapiania z gazem zawierającym tlen i materiałem tworzącym żużel, a następnie poddaje się te składniki reakcji w zawiesinowym piecu do wytapiania z wytworzeniem miedzi konwertorowej, którą podaje się do pieca anodowego, przy czym żużel kobaltonośny podaje się do pieca do oczyszczania żużla ze środkiem redukującym, znamienny tym, że miedź konwertorową (14) wytworzoną w piecu (12) do oczyszczania żużla podaje się do pieca anodowego (8), a żużel (15) podaje się do pieca (16) do odzyskiwania kobaltu, do którego podaje się również środek redukujący (17) i materiał (18) zawierający siarczek dla wytworzenia kobaltonośnego kamienia miedziowego (19) i żużla odpadowego (20).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że miedź konwertorowa (14) powstałą w piecu (12) do oczyszczania żużla kieruje się do pieca anodowego (8) do oczyszczenia wraz z miedzią konwertorową (7) powstałą w zawiesinowym piecu (4) do wytapiania i/lub konwertorze (22).

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kobaltonośny kamień miedziowy (19) schładza się przez granulację.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał (18) zawierający siarczek kierowany do pieca (16) do odzyskiwania kobaltu stanowi koncentrat siarczkowy.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że materiał (18) zawierający siarczek kierowany do pieca (16) do odzyskiwania kobaltu stanowi koncentrat siarczku miedzi.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał (18) zawierający siarczek kierowany do pieca (16) do odzyskiwania kobaltu stanowi piryt w bryłach.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał (18) zawierający siarczek kierowany do pieca (16) do odzyskiwania kobaltu stanowi kamień z zawiesinowego pieca (4) do wytapiania.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środek redukujący w piecu (12) do oczyszczania żużla i piecu (16) do odzyskiwania kobaltu stosuje się koks (13, 17).

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środek redukujący w piecu (12) do oczyszczania żużla i piecu (16) do odzyskiwania kobaltu stosuje się drobno zmielony środek redukujący, taki jak pył węglowy wstrzykiwany do pieca.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako piec (12) do oczyszczania żużla i piec (16) do odzyskiwania kobaltu stosuje się piece elektryczne.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako konwertor (22) stosuje się konwertor zapłonowy.

12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako konwertor (22) stosuje się konwertor typu Pierce-Smith'a.

13. Sposób odzyskiwania miedzi i kobaltu w pirometalurgicznym procesie obróbki kobaltonośnego koncentratu siarczku miedzi, w którym koncentrat podaje się do zawiesinowego pieca do wytapiania z gazem zawierającym tlen i materiałem tworzącym żużel, a następnie poddaje się te składniki reakcji w zawiesinowym piecu do wytapiania z wytworzeniem kamienia miedziowego, przy czym kamień miedziowy kieruje się do konwertora, a miedź konwertorową powstałą w konwertorze podaje się do pieca anodowego, przy czym żużel kobaltonośny wytworzony w zawiesinowym piecu do wytapiania i konwertorze podaje się do pieca do oczyszczania żużla ze środkiem redukującym, znamienny tym, że miedź konwertorowa (14) wytworzoną w piecu (12) do oczyszczania żużla podaje się do pieca anodowego (8), a żużel (15) podaje się do pieca (16) do odzyskiwania kobaltu, do którego podaje się również środek redukujący (17) i materiał (18) zawierający siarczek^A dla wytworzenia kobaltonośnego kamienia miedziowego (19) i żużla odpadowego (20).

14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że miedź konwertorową (14) powstałą w piecu (12) do oczyszczania żużla kieruje się do pieca anodowego (8) do oczyszczenia wraz z miedzią konwertorową (7) powstałą w zawiesinowym piecu (4) do wytapiania i/lub konwertorze (22).

15. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że kobaltonośny kamień miedziowy (19) schładza się przez granulację.

16. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że materiał (18) zawierający siarczek kierowany do pieca (16) do odzyskiwania kobaltu stanowi koncentrat siarczkowy.

17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że materiał (18) zawierający siarczek kierowany do pieca (16) do odzyskiwania kobaltu stanowi koncentrat siarczku miedzi.

PL 215 060 B1

18. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że materiał (18) zawierający siarczek kierowany do pieca (16) do odzyskiwania kobaltu stanowi piryt w bryłach.

19. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że materiał (18) zawierający siarczek kierowany do pieca (16) do odzyskiwania kobaltu stanowi kamień z zawiesinowego pieca (4) do wytapiania.

20. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że jako środek redukujący w piecu (12) do oczyszczania żużla i piecu (16) do odzyskiwania kobaltu stosuje się koks (13,17).

21. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że jako środek redukujący w piecu (12) do oczyszczania żużla i piecu (16) do odzyskiwania kobaltu stosuje się drobno zmielony środek redukujący, taki jak pył węglowy wstrzykiwany do pieca.

22. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że jako piec (12) do oczyszczania żużla i piec (16) do odzyskiwania kobaltu stosuje się piece elektryczne.

23. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że jako konwertor (22) stosuje się konwertor zapłonowy.