PL227396B1

PL227396B1 - Method for preparatory processing of copper concentrate charge for the suspension process

Info

Publication number: PL227396B1
Application number: PL408341A
Authority: PL
Inventors: Stefan Gizicki; Józef Czernecki; Zdzisław Miczkowski; Grzegorz Krawiec; Anna Otkała
Original assignee: Inst Metali Nieżelaznych
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2017-11-30
Also published as: PL408341A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki przygotowawczej wsadu koncentratu miedzi do procesu zawiesinowego.The subject of the invention is a method of preparatory treatment of a copper concentrate charge for the slurry process.

Sposób ciągłego wytwarzania surowej miedzi z siarczkowych koncentratów w jednym etapie, w procesie zawiesinowym, znany jest z opisu patentowego PL 95 510 B1, według którego wytwarzanie miedzi konwertorowej w reaktorze zawiesinowym prowadzi się bezpośrednio z siarczkowego koncentratu miedzi. Do reaktora wprowadza się koncentrat, topnik i powietrze wzbogacone w tlen w celu wytworzenia zawiesiny w obszarze reakcji, a wytworzone w procesie dodatkowe ciepło wiązane jest przez azot gazowy. W obszarze reakcji stosuje się temperaturę w zakresie 1300 do 1700°C, przy czym temperatura spustowa żużla wynosi 1250 do 1450°C, a temperatura spustowa surowej miedzi 1150 do 1350°C. Według zmodyfikowanego sposobu przedstawionego w opisie patentowym PL 194 875 B1, do reaktora zawiesinowego z koncentratem wprowadza się schłodzony i drobno zmielony kamień miedziowy w celu związania ciepła uwalnianego przez koncentrat miedzi, i w celu zmniejszenia względnej ilości żużla. Kamień miedziowy wytwarza się w oddzielnej jednostce, schładza na przykład przez granulowanie, a następnie drobno miele. Dodając schłodzony kamień miedziowy do koncentratu można zwiększyć wzbogacenie w tlen, i jeśli udział schłodzonego i zmielonego kamienia we wsadzie jest bardzo duży można znacznie zwiększyć wzbogacenie w tlen nawet dla ubogich koncentratów, a bezpośrednie wytwarzanie miedzi konwertorowej staje się ekonomicznie możliwe.A process for the continuous production of raw copper from sulphide concentrates in one step, in a slurry process, is known from patent specification PL 95 510 B1, in which the production of blister copper in a slurry reactor is carried out directly from the sulphide copper concentrate. Concentrate, flux, and oxygen-enriched air are introduced into the reactor to form a slurry in the reaction area, and the additional heat generated in the process is bound by nitrogen gas. A temperature in the range of 1300 to 1700 ° C is used in the reaction area, the tapping temperature of the slag is 1250 to 1450 ° C and the tapping temperature of the raw copper is 1150 to 1350 ° C. According to a modified method described in Polish Patent Specification PL 194 875 B1, cooled and finely ground copper matte is introduced into the slurry reactor with the concentrate in order to bind the heat released by the copper concentrate and to reduce the relative amount of slag. The matte is produced in a separate unit, cooled for example by granulation and then finely ground. By adding cooled matte to the concentrate, the oxygen enrichment can be increased, and if the proportion of cooled and ground matte in the charge is very large, the oxygen enrichment can be greatly increased even for lean concentrates, and direct blister copper production becomes economically feasible.

Sposób produkcji miedzi blister stosowany w HM Głogów, w procesie bezpośrednim z siarczkowych koncentratów miedzi, wymaga etapu suszenia koncentratu, po którym prowadzi się stapianie w procesie zawiesinowym. Koncentraty (chalkozynowe) stanowią produkt wzbogacania niskoprocentowych polimetalicznych rud miedzi i zawierają różne minerały siarczku miedzi oraz skałę płonną, która obejmuje związki zawierające żelazo, glin, krzem oraz zanieczyszczenia np. ołów, arsen. Wysuszony termicznie koncentrat podawany jest razem z odpowiednią ilością powietrza wzbogaconego w tlen palnikiem umieszczonym w sklepieniu szybu reakcyjnego pieca zawiesinowego, i rozpylony w przestrzeni szybu reakcyjnego w trakcie opadania do wanny odstojowej pieca topi się. Zawarte w koncentracie siarka i węgiel organiczny spalają się, i następuje między innymi utlenienie żelaza, miedzi oraz rozkład węglanów. W wyniku procesu zawiesinowego powstaje miedź blister o zawartości Cu około 99% i żużel zawierający znaczne ilości miedzi (11-15%).The blister copper production method used at the Głogów smelter, in the direct process from copper sulphide concentrates, requires the concentrate drying stage followed by melting in the slurry process. Concentrates (chalcosine) are a product of the enrichment of low-percentage polymetallic copper ores and contain various copper sulphide minerals and waste rock, which includes compounds containing iron, aluminum, silicon and impurities such as lead, arsenic. The thermally dried concentrate is fed together with an appropriate amount of oxygen-enriched air by a burner located in the roof of the reaction shaft of the flash furnace, and the sprayed into the space of the reaction shaft as it sinks into the furnace sump melts. Sulfur and organic carbon contained in the concentrate burn, and oxidation of iron and copper takes place, as well as decomposition of carbonates. As a result of the suspension process, blister copper with a Cu content of about 99% and slag containing significant amounts of copper (11-15%) are formed.

Koncentraty miedzi przetwarzane w HM Głogów zawierają miedź (16 do 25% mas.), siarkę (10 do 13% mas.) i żelazo (od 4 do 6% mas.). Ponadto w składzie znajduje się od 7 do 10% mas. węgla organicznego oraz zanieczyszczenia jak ołów (do 2,5% mas.) i arsen (do 0,3% mas.). Resztę stanowią głównie tlenki metali lekkich pochodzące z tzw. skały płonnej. Koncentraty stapia się w warunkach utleniających, a węgiel organiczny i siarka dysocjacyjna odgrywają rolę paliwa w procesie, który początkowo prowadzony z udziałem oleju opałowego obecnie przebiega autogenicznie. Niedogodnością stapiania krajowych koncentratów miedzi w piecu zawiesinowym do produkcji miedzi blister jest ograniczenie wydajności pieca w przypadku wzrostu zawartości węgla organicznego i siarki, wpływających na zwiększenie ilości wydzielającego się ciepła w szybie reakcyjnym ponad standardowy poziom, wynikający z wydajności układu chłodzącego ściany szybu reakcyjnego.Copper concentrates processed at the Głogów smelter contain copper (16 to 25 wt.%), Sulfur (10 to 13 wt.%) And iron (4 to 6 wt.%). Moreover, the composition contains from 7 to 10% by mass. organic carbon and impurities such as lead (up to 2.5% by weight) and arsenic (up to 0.3% by weight). The rest are mainly light metal oxides from the so-called gangue. Concentrates are melted under oxidative conditions, and organic carbon and dissociative sulfur play the role of fuel in a process that, initially with fuel oil, is now autogenous. The disadvantage of melting domestic copper concentrates in the flash furnace for the production of blister copper is the reduction of the furnace efficiency in the event of an increase in the content of organic carbon and sulfur, which increases the amount of heat released in the reaction shaft above the standard level, resulting from the efficiency of the cooling system of the reaction shaft wall.

Sposób obróbki przygotowawczej wsadu koncentratu miedzi do procesu zawiesinowego, w którym wilgotny, drobnoziarnisty siarczkowy koncentrat miedzi poddaje się obróbce termicznej, charakteryzuje się tym, że koncentrat zawierający 7,26% mas. węgla organicznego wprowadza się do wygrzanego pieca przewałowego i poddaje prażeniu w przeciwprądzie w atmosferze utleniającej, w zakresie temperatur powyżej temperatury jego zapłonu tj. 200°C do temperatury nie wyższej niż 750°C, korzystnie 600°C, przy czym prażenie prowadzi się aż do uzyskania prażonki koncentratu zawierającej mniej niż 0,5% mas. Corg i 4,61% mas. siarki siarczkowej, po czym prażonkę oraz pyły wyprowadza się z pieca znanymi sposobami.The method of preparatory treatment of a copper concentrate charge for a slurry process, in which wet, fine-grained copper sulphide concentrate is heat-treated, is characterized in that the concentrate contains 7.26 wt. organic carbon is introduced into the heated fusing furnace and calcined in countercurrent in an oxidizing atmosphere at a temperature range above its ignition temperature, i.e. 200 ° C, to a temperature not exceeding 750 ° C, preferably 600 ° C, and calcining is carried out up to to obtain a concentrate roasting containing less than 0.5 wt. Corg and 4.61 wt.%. sulfur sulfur, then the roaster and the dust are discharged from the furnace by known methods.

Korzystnie, do pieca wprowadza się powietrze z nadmiarem tlenu 2 do 3 ponad stechiometryczne zapotrzebowanie do utlenienia węgla organicznego, siarki i metali zawartych w koncentracie. W koncentracie wilgotność ziaren przed odparowaniem wynosi 13-16% mas. H2O.Preferably, air is fed into the furnace with an excess of oxygen of 2 to 3 in excess of the stoichiometric requirements to oxidize the organic carbon, sulfur and metals contained in the concentrate. In the concentrate, the grains moisture before evaporation amounts to 13-16% by mass. H2O.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na zwiększenie wydajności przetopu koncentratu miedziowego w piecu zawiesinowym, przy równoczesnym zachowaniu dopuszczalnego obciążenia cieplnego pieca.The solution according to the invention allows to increase the smelting efficiency of copper concentrate in the flash furnace, while maintaining the permissible thermal load of the furnace.

Sposób obróbki wstępnej koncentratu miedzi według wynalazku, w której koncentrat poddawany jest obróbce termicznej w atmosferze utleniającej, prowadzi się w piecu przewałowym. InstalacjaThe method for pretreating a copper concentrate according to the invention, in which the concentrate is heat treated in an oxidizing atmosphere, is carried out in a continuous furnace. Installation

PL 227 396 B1 okołopiecowa posiada zbiornik koncentratu, podajnik, palnik gazu ziemnego, kontener na prażonkę oraz odpylnię i układ odprowadzania spalin.The end-furnace pipe has a concentrate tank, a feeder, a natural gas burner, a container for a roaster, as well as a dust collector and a flue gas discharge system.

Po rozgrzaniu wymurówki palnikiem na gaz ziemny do temperatury ok. 600°C drobnoziarnisty siarczkowy koncentrat miedzi wprowadza się do pieca w sposób ciągły. Koncentrat podawany na taśmę przenośnika nawilżany jest natryskiem wody dla zmniejszenia unosu mechanicznego cząstek koncentratu przez gazy procesowe, wypływające z pieca do układu dopalania i odpylania. Wilgotność ziaren wprowadzanych do pieca wynosi 13-16% mas. H2O. Koncentrat w piecu przemieszcza się w przeciwprądzie względem strumienia gorących spalin gazu ziemnego i dodatku powietrza. Powietrze wprowadza się z nadmiarem tlenu 2 do 3 ponad stechiometryczne zapotrzebowanie do utlenienia węgla organicznego i siarki zawartej w siarczkach metali. Koncentrat stopniowo nagrzewany jest ciepłem wymurówki oraz spalin i w pierwszej kolejności jest suszony, a powyżej temperatury ok. 120°C zaczynają parować lekkie frakcje węgla organicznego, które następnie zapalają się. Po osiągnięciu temperatury powyżej 300°C następują procesy utleniania węgla organicznego, dysocjacji wyższych siarczków żelaza i miedzi, oraz utleniania siarczków do siarczanów i uwolnionej siarki do SO2. Strefa płomienia rozciąga się od 1/4 do 1/2 długości pieca. Obróbkę termiczną koncentratu prowadzi się w temperaturze do 750°C, najkorzystniej 600°C. Ciepło w procesie pochodzi głównie z reakcji utleniania składników koncentratu, a zwłaszcza węgla organicznego. Gaz ziemny spalany jest jedynie w celu inicjacji procesu i podtrzymania przebiegu procesu obróbki termicznej. Produktem końcowym jest prażonka koncentratu zawierająca mniej niż 0,5% Corg i mniej niż 2% siarki siarczkowej oraz wychwycone pyły.After the lining is heated with a natural gas burner to a temperature of approx. 600 ° C, fine-grained copper sulphide concentrate is continuously fed into the furnace. The concentrate fed to the conveyor belt is moistened with a spray of water to reduce the mechanical drift of the concentrate particles by the process gases flowing from the furnace to the afterburning and dedusting system. The humidity of the grains entering the kiln is 13-16% by weight. H2O. The concentrate in the furnace moves countercurrently to the hot flue gas of natural gas and the addition of air. Air is introduced with an excess of oxygen of 2 to 3 over the stoichiometric demand for the oxidation of organic carbon and sulfur contained in metal sulfides. The concentrate is gradually heated by the heat of the lining and flue gas, and it is first dried, and above the temperature of approx. 120 ° C, light fractions of organic carbon begin to evaporate, which then ignite. After reaching the temperature above 300 ° C, the processes of organic carbon oxidation, dissociation of higher iron and copper sulphides, and oxidation of sulphides to sulphates and released sulfur to SO2 take place. The flame zone is 1/4 to 1/2 the length of the furnace. The heat treatment of the concentrate is carried out at a temperature of up to 750 ° C, most preferably 600 ° C. The heat in the process comes mainly from the oxidation of the concentrate components, especially organic carbon. Natural gas is burned only to initiate the process and maintain the thermal treatment process. The end product is a concentrate roaster containing less than 0.5% Corg and less than 2% sulphide sulfur and collected dusts.

Udziałem prażonki w stapianej mieszaninie koncentratu można korygować strumień energii wprowadzanej do pieca zawiesinowego. Wsad do przetopu w procesie zawiesinowym z udziałem prażonki przygotowuje się w proporcjach zapewniających autogeniczność procesu i wysoką nadawę.The proportion of the roast in the melted concentrate mixture can be used to correct the energy flow fed to the flash furnace. The batch for remelting in the slurry process with roasted meat is prepared in proportions that ensure the autogenicity of the process and high feed.

W wyniku obróbki termicznej koncentratu uzyskuje się produkty wzbogacone w miedź i ołów, natomiast wyprażony koncentrat jest praktycznie pozbawiony węgla organicznego. Pozostaje w nim około 70% początkowej zawartości Sog, z czego ponad połowa w postaci siarki siarczanowej. Jest to korzystna postać z punktu widzenia dalszego przerobu koncentratu w piecu zawiesinowym.As a result of the thermal treatment of the concentrate, products enriched in copper and lead are obtained, while the roasted concentrate is practically devoid of organic carbon. About 70% of the original Sog content remains in it, more than half of which in the form of sulfate sulfur. This is the preferred form for the further processing of the concentrate in a flash furnace.

Powstające w procesie pyły zawierają węgiel organiczny w ilości do 6,5% mas. i siarkę w ilości 10 do 15% mas., z czego również około połowę w postaci siarczanowej. Uzyskany produkt jest sypki i nie zawiera grudek trwałych spieków.The dust generated in the process contains organic carbon in the amount of up to 6.5% by mass. and sulfur in an amount of 10 to 15 wt.%, also about half of which in the sulfate form. The obtained product is free-flowing and does not contain lumps of permanent sinter.

P r z y k ł a dP r z k ł a d

Prażeniu, w skali półtechnicznej, poddano 1000 kg koncentratu o wilgotności 15% mas. H2O oraz składzie chemicznym w % mas.: Cu - 22,6, Pb - 1,85, Fe - 3,77, Zn - 0,92, Cog - 9,45, Corg - 7,26, Sog - 10,30, Sso4 - 0,30, As - 0,09, skąd otrzymano ok. 635 kg prażonki oraz ok. 46 kg pyłów odebranych w elementach składowych układu oczyszczania gazów.1000 kg of concentrate with a moisture content of 15% by mass were roasted on a semi-technical scale. H2O and chemical composition in wt.%: Cu - 22.6, Pb - 1.85, Fe - 3.77, Zn - 0.92, Cog - 9.45, Corg - 7.26, Sog - 10.30 , Sso4 - 0.30, As - 0.09, from which approx. 635 kg of roasted meat and approx. 46 kg of dust were collected in the components of the gas cleaning system.

Prażenie wykonano w piecu obrotowym podając w przeciwprądzie powietrze, zaś temperatura obrabianego termicznie materiału wynosiła około 700°C.Roasting was carried out in a rotary kiln with air being fed in counter-current, and the temperature of the thermally treated material was about 700 ° C.

Skład chemiczny uzyskanej prażonki w % mas. był następujący: Cu - 30,4, Pb - 2,40, Zn - 1,12, C - 0,102, Corg - 0,09, Sog - 6,21, Sso4 - 4,61, As - 0,12, natomiast pyły zawierały: Cu - 20,3, Pb - 6,11, Zn - 2,20, C - 7,44, Corg - 6,13, Sog - 12,45, Sso4 - 5,16, As - 0,16.Chemical composition of the resulting roasted meat in% wt. was as follows: Cu - 30.4, Pb - 2.40, Zn - 1.12, C - 0.102, Corg - 0.09, Sog - 6.21, Sso4 - 4.61, As - 0.12, while the dusts included: Cu - 20.3, Pb - 6.11, Zn - 2.20, C - 7.44, Corg - 6.13, Sog - 12.45, Sso4 - 5.16, As - 0.16 .

Claims

A method of preparatory treatment of a copper concentrate charge for a slurry process, wherein the moist, fine-grained copper sulphide concentrate is heat-treated, characterized in that the concentrate containing 7.26 wt. organic carbon is introduced into the heated fusing furnace and calcined in countercurrent in an oxidizing atmosphere, in the temperature range: above its ignition temperature, i.e. 200 ° C, to a temperature not higher than 750 ° C, preferably 600 ° C, and roasting is carried out until to obtain a concentrate roasting containing less than 0.5 wt. Corg and 4.61 wt.%. sulfur sulfur, then the roaster and the dust are discharged from the furnace by known methods.

A method according to claim 1, characterized in that air is introduced into the furnace with an excess of oxygen of 2 to 3 in excess of the stoichiometric requirements for the oxidation of organic carbon, sulfur and metals contained in the concentrate.