Pierwszenstwo: Opublikowano: 31.111.1969 57165 KI. 40 a, 15/06 MKP C22b Wob UKD 669.333.3 Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Ryszard Motyl, mgr inz. Franciszek Grzesiek, mgr inz. Zbigniew Pachon, inz. Bar¬ tlomiej Zaleski, inz. Janusz Przybyszewski, mgr inz. Andrzej Fidzianski, Mieczyslaw Sztuka Wlasciciel patentu: Huta Miedzi im. H. Waleckiego, Legnica (Polska) Sposób otrzymywania miedzi surowej z koncentratów siarczkowych rud miedzi oraz dysza konwertorowa do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia miedzi surowej z koncentratów siarczkowych rud miedzi, w którym z otrzymanego kamienia mie¬ dziowego w piecu szybowym, przez swiezenie w konwertorach przy pomocy mieszanki powietrza z miedzionosnym pylem otrzymanym na przyklad z gazów pieców szybowych, powstajacych w proce- cach wytwarzania miedzi, uzyskuje sie miedz o czystosci od 98,0 do 99,2°/o wagowych miedzL Wy¬ nalazek dotyczy takze dysz konwertorowych wypo¬ sazonych w koncówki, którymi wprowadza sie pyly do kapieli konwertora.Dotychczas koncentraty flotacyjne siarczkowych rud miedzi po ich zbrykietowaniu na prasach, wy¬ suszeniu brykietów w piecach tunelowych i po zmieszaniu brykietów z odpadami miedzionosnymi przewaznie z zuzlami konwertorowymi o granulacji powyzej 20 mim oraz z topnikami i koksem laduje sie do gardzieli pieca szybowego na przyklad po¬ przez podwójne zamkniecie zasypowe. Koncentrat flotacyjny siarczkowych rud miedzi moze byc takze spiekany na maszynach spiekalniczych lub zbryla¬ ny innym znanym sposobem przez zaladowanie wraz z innymi skladnikami wsadowymi do pieca szybo¬ wego.W przypadku bogatych rud siarczkowych daje sie do pieca szybowego wsad miedzionosny w ca¬ losci lub w czesci w postaci rudy kawalkowej. Za¬ ladowana do pieca szybowego mieszanka wsadowa poprzez zamkniecie zasypowe opuszcza sie stopnio- 10 15 25 30 wo w dól. Powietrze wdmuchuje sie do dolnej cze¬ sci pieca szybowego przez dysze powietrzne. Pod¬ czas spalania sie paliwa wytwarza sie nad dyszami strumien goracych gazów wznoszacych sie ku gó¬ rze ku schodzacym w dól materialom wsadowym.Istnieja wiec sprzyjajace warunki wymiany ciepla miedzy wsadem a gazami wskutek scislego ich kon¬ taktu, dzieki czemu mozna osiagnac wysoki stopien wyzyskania ciepla.Podczas wytapiania kamienia miedziowego w pie¬ cu szybowym paliwem jest koks i zawarte we wsa¬ dzie siarczki, przede wszystkim piryt FeS2. Najin¬ tensywniejsze spalanie koksu lub siarczków odby¬ wa sie w strefie polozonej nieco powyzej dysz, gdzie temperatura wynosi od 1300 do 1500° C. Bezposred¬ nio u dysz koks nie spala sie, poniewaz ochladza sie tu przez zimny dmuch. Ponizej dysz w garze pieca, do którego sciekaja produkty wytopu, tempe¬ ratura jest nieco nizsza i waha sie w granicach od 1250 do 1300° C.W kierunku od dysz ku górze temperatura stop¬ niowo spada i na poziomie zasypu moze nawet wy¬ nosic od 200 do 400° C. W piecu szybowym gazy piecowe spelniaja wazna role wstepujac jako re¬ agenty w reakcje chemiczne ze skladnikami wsadu, niezaleznie od tego zachodza reakcje miedzy sub¬ stancjami plonnymi i stalymi. Zaleznie od charak¬ teru fazy gazowej (atmosfery) w piecu szybowym proces przeróbki koncentratów rud miedzi wzgled¬ nie rud miedzi w tym piecu moze byc redukcyjny 57165 \\ 3 i utleniajacy. Przy czym charakter fazy gazowej zalezny jest od skladu wsadu, a w tym takze od zawartosci koksu lub wegla w innej postaci.W wyniku przemian fizycznych i chemicznych jakim ulegaja skladniki wsadu wytwarza sie ka¬ mien miedziowy i zuzel, które splywaja w dól do gar u pieca szybowego oraz gazy porywajace pyly, które poprzez rurociag odprowadzane sa do urza¬ dzen odpylajacych. Gazy z pieca szybowego w za¬ leznosci od szybkosci przeplywu przez piec szybo¬ wa oraz zawartosci kawalków namiaru moga uno¬ sic dosc znaczne ilosci pylów: od 2 do 8% wago¬ wych w stosunku do ciezaru wsadu lub nawet po¬ wyzej tej granicy.Pyly wytracone z gazów pieców szybowych posia¬ daja sredni sklad chemiczny: powyzej 12% wago¬ wych miedzi, powyzej 10% wagowych zelaza, po¬ wyzej 12% wagowych siarki, powyzej 14% wago¬ wych Si02, ponizej 8% wagowych CaO, ponizej 5% wagowych A1203, ponizej 3% wagowych MgO, po¬ nizej 6% wagowych olowiu, ponizej 2% wagowych cynku, okolo 0,03% wagowych niklu, okolo 400 g srebra na tone wsadu oraz pozostalosc koksik. Do¬ tychczas pyly z pieców szybowych oraz inne pyly otrzymywane przy wytwarzaniu miedzi metalicz¬ nej byly zawracane do przerobu na kamien mie¬ dziowy do pieca szybowego, ale po uprzednim ich zbrykietowaniu lub spieczeniu. ' Domieszka pylów do koncentratów siarczkowych rud miedzi z uwagi glównie na mala zwilzalnosc, utrudnia proces brykietowania, a takze w znacznej mierze proces aglomeracji. Powoduje pogorszenie jakosci brykietów przy jednoczesnym znacznym zwiekszeniu odsiewów z brykietów, a w kolejnosci znacznie utrudnia prowadzenie procesu technolo¬ gicznego w piecu szybowym przez otrzymanie w ga¬ zach z pieców szybowych stosunkowo znacznej ilo¬ sci pylów, które nastepnie zawraca sie do przerobu na kamien miedziowy.Otrzymany kamien miedziowy w postaci plynnej wlewa sie do konwertora, po czym dodaje sie do plynnej kapieli przewaznie stalego wsadu miedzio- nosnego i krzemionki. Przedmuchuje sie kapiel sprezonym powietrzem. Cisnienie dmuchu stosuje sie zazwyczaj od 0,8 do 1,0 atmosfery. Powietrze przechodzi przez plynny kamien stosunkowo szybko i na utlenienie skladników kamienia zuzywa sie okolo 95% tlenu wprowadzonego z powietrzem. W pierwszym okresie swiezenia utleniaja sie siarczki zelaza w temperaturze od 1300 do 1350° C, az do momentu otrzymania tak zwanego bialego kamie¬ nia miedziowego.. W czasie tego okresu swiezenia kilkakrotnie utwo- zony zuzel zlewa sie z konwertora, przy czym prze¬ waznie kazdorazowo wprowadza sie uzupelniajace porcje kamienia miedziowego i krzemionki. W dru¬ gim okresie swiezenia nastepuje utlenianie siarcz¬ ków miedzi i otrzymanie miedzi surowej (konwer¬ torowej). Po zakonczeniu procesu swiezenia konwer¬ tor przechyla sie w takie polozenie,, aby dysze znaj¬ dowaly sie powyzej metalu, przerywa* sie dmuch, a miedz zlewa sie do kadzi.Zuzle konwertorowe z pierwszego okresu swieze¬ nia kieruje sie z powrotem do przerobu do ipieca szybowego. 57165 4 Niewielka ilosc zuzla z drugiego okresu swieze¬ nia, skladajaca sie w znacznej mierze z krzemianu miedziowego Cu20 . Si02 uzywa sie jako zimnego dodatku w pierwszym okresie swiezenia, gdy trze- 5 ba zapobiec nadmiernemu ogrzaniu konwertora.Gazy konwertorowe skladaja sie glównie z azotu i dwutlenku siarki oraz niewielkiej ilosci tlenu. Za¬ wartosc dwutlenku siarki waha sie od 5 do 14% wagowych i z tego powodu rzadko wykorzystuje io sie gazy konwertorowe do produkcji kwasu siarko¬ wego. Pyl konwertorowy wytracony z gazów kon¬ wertorowych sklada sie z drobnych czasteczek krze¬ mionki, zimnych stalych wsadów miedzionosnych dodawanych na powierzchnie plynnego kamienia,. 15 kropelek kamienia i metalicznej imiedzi.Jednoczesnie z gazami uchodza czesciowo nie¬ które latwiej lotne metale lub ich tlenki w postaci par. Pyl zatrzymany w odpylnikach bogaty w miedz zawracany jest do ponownej przeróbki w konwerto- 20 rze, a pyly ubozsze po zbrykietowaniu kieruje sie do przetopu na kamien miedziowy, jezeli zawieraja poniezej 8 lub 10% wagowych olowiu.Pyl konwertorowy kierowany na powierzchnie kapieli kamienia miedziowego jest porywany przez 25 gazy wyplywajace z kapieli i z tego powodu tylko - nieznaczna ilosc miedzi zawarta w dodawanych py¬ lach przechodzi do miedzi surowej otrzymywanej w procesie swiezenia. Domieszka pylów konwertoro¬ wych do koncentratów rud miedzi, które sa brykie- towane, powoduje podobnie jak przy dodatku pylów z pieców szybowych utrudnienie formowania bry¬ kietów szczególnie z powodu duzej przylepnosci mieszanki do tulejek pras w fazie brykietowania.Znany sposób przerobu na kamien miedziowy zbrykietowanych pylów miedzionosnych na przy¬ klad pylów z pieców szybowych lub pylów kon¬ wertorowych dokonywany w piecach szybowych, albo na miedz surowa dokonywany w konwerto¬ rach, byl korzystniejszy od uprzednio stosowanych sposobów, ale w praktyce odzysk miedzi z tych ma¬ terialów nawet po ich zmieszaniu z koncentratami rud imiedzi, byl stosunkowo niski z uwagi na mala zwilzalnosc tych pylów, nawet przy zastosowaniu roztworów (lepiszcza) powiekszajacych zdolnosc la¬ czenia sie poszczególnych czastek pylu.Celem wynalazku jest usuniecie lub co najmniej zmniejszenie dotychczasowych niedogodnosci przy « produkcji miedzi surowej wynikajacych przy zawra¬ caniu pylów miedzionosnych do procesu topienia kamienia miedziowego w piecach szybowych. 50 Zadanie wytyczone w celu usuniecia lub co naj¬ mniej zmniejszenia podanych niedogodnosci zo¬ stalo rozwiazane zgodnie z wynalazkiem w ten spo¬ sób, ze plynny kamien miedziowy otrzymany na przyklad w ipiecu szybowym: po dodaniu stalego 55 wsadu miedzionosnego i krzemionki, przedmuchuje sie w konwertorze powietrzem i mieszanka powie- trzno-pylowa lub tylko mieszanka powietrzno-pylo- wa, przy czym ipyl mieclzionosny zawarty w medium utleniajacym (swiezacym) kapiel kamienia, jest wy- 60 chwytywany z gazów. Proces swiezenia prowadzi sie w temperaturze od 1100 do 1350° C, z tym, ze korzystniej jest swie¬ zyc kapiel kamienia miedziowego przy pomocy mie¬ szanki powietrzno-pylowej, podawanej okresowo po- 65 przez dysze zaopatrzone w koncówki doprowadza- 35 40 4557165 5 jace pyl do konwertora. Pyl miedzionosny kierowa¬ ny w mieszance powietrzono-pylowej do konwerto¬ ra powienien zawierac ponizej 6% wagowych olo¬ wiu.Dysza konwertorowa do stosowania sposobu we- 5 dlug wynalazku jest uwidoczniona w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia dysze w przekroju wzdluz linii A — A na fig. 2 doprowadzajaca do konwertora^ mieszanke pow^etrz^ no-pylowa, a fig. 2 dysze w widoku z przodu do- 10 prowadzajaca do konwertora mieszanke powietrzno- pylowa.Uwidoczniona na rysunku dysza stanowiaca wy¬ posazenie znanego konwertora nieuwidocznionego na rysunku, sklada sie z wienca 1 bezposrednio 15 przymocowanego do obudowy 2 konwertora oraz elementu 3 w postaci jednolitego odlewu. Element 3 jest zaopatrzony w kulke 4 uszczelniajaca osadzona w prowadnicy 5 oraz w przewód 6 doprowadzajacy powietrze sprezone, usytuowany w stosunku do osi 20 elementu 3 pod katem od 75 do 80°. Przewód 6 jest osadzony w tulejce 7 i uszczelniony za pomoca pierscienia 8 i uszczelki 9 dociskanych nakretka 10.Do elementu 3 przymocowany jest wieniec 1 za 25 pomoca dwu srub 11 laczacych kolnierze 12 i 13.W osi wienca 1, która jest przedluzeniem osi ele¬ mentu 3 usytuowana jest rura 14 wchodzaca do wnetrza kapieli kamienia miedziowego. Pod katem okolo 30° w stosunku do osi wienca 1 jest usytuo- 30 wana koncówka 15 doprowadzajaca pyl miedzio¬ nosny, przy czym koncówka 15 ta posiada we¬ wnetrzna srednice stanowiaca okolo 0,7 srednicy wewnetrznej rury 14. Rura 14 posiada wyciecie w miejscu polaczenia wewnetrzna srednica koncówki 35 15.Sposób otrzymywania miedzi surowej z koncen¬ tratów siarczkowych rud miedzi wedlug wynalazku, polega na tym, ze otrzymany na przyklad przez stapianie koncentratów w piecu szybowym kamien miedziowy laduje sie do konwertora po czym do kapieli kamienia miedziowego dodaje sie staly wsad miedzionosny i krzemionke. Nastepnie kapiel ka¬ mienia miedzionosnego przedmuchuje sie mieszan¬ ka powietrzno-pylowa, przy czym cisnienie kiero¬ wanego do konwertora powietrza technologicznego wynosi przewaznie od 0,7 do 0,8 atmosfery lub po¬ wyzej tej granicy, a cisnienie powietrza tloczacego pyly miedzionosne srednio od 1,8 do 2,0 atmosfery.Temperatura kapieli po rozpoczeciu swiezenia wzrasta od 1100 do 1350° C. Pyl miedzionosny jest doprowadzany za pomoca zbrojonych wezów gumo¬ wych poprzez koncówke 15 do rury 14 gdzie miesza sie z powietrzem doprowadzanym przewodem 6.Pyl miedzionosny do konwertora wprowadza sie kilkoma dyszami, przy czym ilosc dysz doprowadza- 55 jacych pyl zalezy od czasu podawania pylu mie¬ dzionosnego w okresie swiezenia kamienia miedzio¬ wego. Najkorzystniejsze jest dodawanie pylu mie¬ dzionosnego w ilosci od 7 do 9 kg/minute na jedna dysze przy uzyciu trzech dysz nadajacych mieszan- 60 ke powietrzno-pylowa jednoczesnie.Cala ilosc pylu miedzionosnego przewaznie doda¬ je sie w pierwszym okresie swiezenia kamienia mie¬ dziowego, przy czym ilosc dodawanego pylu wyno¬ si okolo 10% wagowych lub powyzej tej granicy 65 45 50 6 w stosunku do ilosci [plynnego kamienia miedzio¬ wego poddawanego swiezeniu. Pyl miedzionosny przeplywajac przez kapiel reaguje z kamieniem miedziowym w temperaturze powyzej 1100° C, przy czym w kapieli pozostaja zwiazki miedzi które cze¬ sciowo utleniaja sie w pierwszym okresie swieze¬ nia kamienia miedziowego.Zawarty w pyle miedzionosnym szczególnie tle¬ nek wapnia przeplywa przez kapiel kamienia mie¬ dziowego na jej powierzchnie tworzac zuzel kon¬ wertorowy o korzystniejszych wlasnosciach fizycz¬ nych, które uniemozliwiaja wyplywanie miedzi z kapieli kamienia miedziowego.Wprowadzenie sposobu otrzymywania miedzi su- rdwej z kancentratów siarczkowych rud miedzi we¬ dlug wynalazku, eliminuje niedogodne dotychczas metody przerobu pylów z pieców szybowych przez mieszanie ich z koncentratami rud miedzi, brykie- towanie i nastepnie przetapianie w piecach szybo¬ wych na kamien miedziowy. Wprowadzanie pylów w postaci mieszanki powietrzno-pylowej poza tym zapobiega powstawaniu strat na skutek pylenia i tym samym zwieksza odzysk miedzi z koncentratów rud miedzi. Takze zawarta krzemionka w pylach miedzionosnych kierowanych do konwertorów poz¬ wala na zmniejszenie zuzycia krzemionki dodawanej na kapiel kamienia miedziowego w celu zuzlowa- nia zelaza. PL