Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie do ciaglej rafinacji rud siarczkowych.Znane sa sposoby ciaglej rafinacji rud siarczkowych, przy których ruda jest obrabiana w sposób ciagly na zasadzie podzialu Newtona. Aktywizowanie siarczków 5 w czasie rafinacji przeprowadza sie przy znanych sposo¬ bach droga wymiany zdeaktywizowanej rafinacyjnej po¬ wloki nierafinowanych siarczków na powloke swieza, któ¬ ra jest aktywna w stosunku do zanieczyszczen siarczków.Wada tego sposobu rafinacji jest koniecznosc okresowe- 10 go odswiezania rafinacyjnej powloki w polaczeniuz konie¬ cznoscia usuwania zuzytej warstwy zdeaktywizowanej powloki.Przyczynia sie to do zwiekszenia dyfuzji gazówz otocze¬ nia w okresie rafinacji rud siarczkowych.Przy stosowaniu znanego sposobu, ze wzgledu na od¬ dzielne odprowadzanie produktów reakcji z pieca, kamien i zuzel powinny wystepowac oddzielnie przynajmniej w czesci kazdego pieca, na skutek czego, to wystepuja ograniczenia wydajnosci pieca, zwlaszcza gdy zuzel wy¬ twarzany w pierwszym etapie jest ostatecznym odpadem, to otrzymuje sie zmniejszenie zawartosci miedzi.Dlatego wedlug znanych sposobów stosuje sie zwykle piec osadowy, przeznaczony do odzyskiwania czesci mie¬ dzi z zuzla w postaci kamienia rozproszczonego w zuzlu.W takim przypadku, ilosc odzyskiwanego kamienia jest mala, a zawracanie kamieniadoprocesurafinacjiwsposób ciagly jest klopotliwe i nieepozadane.Celem wynalazku jest zastosowanie sposobu rafinacji siarczkowych rud metali takich jak miedz, nikiel i kobalt 30 oraz urzadzenia do stosowania tego sposobu, przy którym ruda siarczkowa jest obrabiana w sposób ciagly zapomoca szeregu pieców w celu uzyskania metalu w duzych ilos¬ ciach w najbardziej ekonomiczny sposób.Celemwynalazku jest równiez opracowanieulepszonego sposobu i urzadzenia, w którym odpowiednie etapyistotne dla rafinacji metalu sa polaczone ze soba tak, aby nie powstawaly trudnosci w poszczególnych operacjach oraz w szeregu operacji jako calosci, podczas gdy konstrukcja pieców dla odpowiednich etapów procesu rafinacji i urza¬ dzen laczacych te piece ze soba bylaby prosta i trwala, co ulatwia konstruowanie, dzialanie i konserwacje urzadze¬ nia i zapewnia przeprowadzanie operacji piecowych w sposób ciagly przez dlugi okres czasu, dzieki czemu uzyskuje sie wysoka wydajnosc cieplna wpiecachi wysoka wydajnosc metalu.Sposób wedlug wynalazku moze byc przeprowadzany przez wlasciwe skonstruowanie pieca, którego glównym zadaniem jest wytapianie rudy siarczkowej za pomoca pieca przeznaczonego glównie do rozdzielania produktów powstajacych w piecu wytopowym na kamien i zuzel i innego pieca przeznaczonego glównie do utleniania zela¬ za i siarki zawartych w kamieniu, w celu wytworzenia bialego metalu lub miedzi konwertorowej.Sposób wedlug wynalazku moze byc stosowany do ob¬ róbki rudy miedzi oraz rud innych metali, takich jak nikiel i kobalt, któremogabycrafinowane przez podobna reakcje jak miedz. Jednakze sposób wedlug wynalazku opisany jest w odniesieniu do miedzi jako przyklad, gdzie odbywa sie pierwszy etap wytapiania rudy miedzi (tworzenie ka-. 9071690716 3 mienia i zuzla) i równoczesneodzyskiwaniemiedzi wzuzlu wytwarzanym w drugim etapie. Drugi etap, w którym zelazo z kamienia wytworzonego w pierwszym etapie jest utleniane i usuwane jako zuzel konwertorowy (tworzenie bialego metalu i zuzla). Trzeci etap, w którym siarke z wytworzonego w drugim etapie bialego metalu utlenia sie i usuwa. Te trzy etapy przeprowadzane sa przez zastoso¬ wanie trzech pieców, odpowiadajacych wymienionym eta¬ pom, to jest pieca wytopowego, pieca zuzlujacego i pieca konwertorowego, przy czym wszystkie te piece sa polaczo¬ ne ze soba aby umozliwic nieprzerwane przenoszenie wy¬ topu pomiedzy nimi. Kazdy z pieców jest skonstruowany tak, ze sklady, temperatury i ilosci szczatkowe kamienia, zuzla, bialego metalu i miedzi konwertorowej w piecu moga byc kontrolowane niezaleznie od pozostalych dwóch pieców, dzieki czemu miedz konwertorowa moze byc wy¬ twarzana w sposób ciagly.W procesietym, wktórymkazdy etap rafinacji miedzi jest przeprowadzanywodpowiadaja¬ cym temu etapowi piecu, mozliwe jest kontrolowanie wa¬ runków reakcji, glównie skladu zuzla, niezaleznie od po¬ zostalych dwóch etapów. Na skutek tego w kazdym od¬ dzielnym piecu wydajnosc w kazdym etapie procesu mozna zwiekszac bez zaklócenia dzialania pieca w kazdym etapie przez konwekcje i mieszanie wytopu za pomoca dostarcza¬ nia surowego materialu i powietrza, tak ze mozna równiez poprawic wydajnosc calego ukladu.Wedlug wynalazku etap rozdzielania jes| przeprowa¬ dzany po pierwszym etapie, przy czym zadaniepieca wyto¬ powego dla pierwszego etapu jest ograniczone do wytapia¬ nia surowego materialu i absorpcji miedzi zawartej w zuz¬ lu wytwarzanym w trzecim etapie w warstwe karrienia w tym piecu, a produkty reakcji sa odprowadzane wszyst¬ kie równoczesnie bez oddzielania od siebie i przenoszone do nastepnego etapu rodzielania, gdzie sa rozdzielane i odprowadzane oddzielnie. Dzieki temu polepsza sie wy¬ dajnosc pieca wytopowego i zapewnia sie lepsze rozdziele¬ nie kamienia i zuzla. Przez takie stosowanie etapurozdzie¬ lania osiagnietowedlugwynalazku zmniejszenie stratmie¬ dzi oraz przeplywuwytopu ulatwiajacy konserwacje i kon¬ trole calego ukladu.• Wedlug wynalazku mozliwe sa straty miedzi w zuzlu utrzymywane na poziomie podobnym jak przy znanych dotychczas sposobach konwencjonalnych, nawet jezeli za¬ wartosc miedzi w kamieniu wytworzonym w pierwszym etapie wzrasta w przyblizeniu do 60%. Na skutek tego zostaje znacznie zmniejszona ilosc zuzla wytwarzanego w trzecim etapie.Zuzel wytwarzany wedlug sposobu w trzecim etapie, to jest zuzel konwertorowy, jest zawracany zwykle w stanie plynnym do pierwszego etapu, to jest do etapu wytapiania.Jezeli ilosc zuzla konwertorowego, która ma byc przenie¬ siona, jest duza, to przenoszenie jego jest latwe, lecz jezeli ilosc ta jest mala, albo ze wzgledu na malo wydajna ' instalacje, w której ilosc obrabianej rudy jest mala, albo ze wzgledu na to, ze ilosc kamienia tworzonego w pierwszym etapie jest tak duza, ze ilosc tworzonego zuzla konwertoro¬ wego jest mala, zuzel konwertorowy latwo przykleja sie do urzadzen przenoszacych, to jest do kadzi lub przewodu, powodujac przez to czesto powazne klopoty dla calego ukladu. W takim przypadku zuzel konwertorowy dopro¬ wadza sie do stanu stalego i rozdrabnia sie, a nastepnie doprowadza sie do pieca wytopowego wraz z surowcami, dzieki czemu manipulowanie zuzlem konwertorowymjest latwiejsze. Najistotniejsze cechy charakterystyczne opera¬ cji w kazdym piecu i pomiedzy nimi sa takie, ze w pierw- 4 szym etapie surowiec przeznaczony do wytopu, zlozony z rudy siarczkoweji topnika zwany surowcem jest miesza¬ ny z paliwem i powietrzem w odpowiednim stosunku zgodnie z uprzednio okreslonymi warunkami reakcji, taki- mijakilosc wytwarzanego kamienia, sklad zuzla, tempera- • tura pieca i inne.Nastepnie surowiec jest doprowadzany bezposrednio i w sposób ciagly do kapieli wytopu w przepisanych ilos¬ ciach na jednostke czasu, przy predkosci doprowadzania io surowca natychmiastjest stapiany, tworzackamien i zuzel.Z drugiej strony zuzel utworzony w piecu konwertorowym tzw. zuzel konwertorowy jest przenoszony z powrotem do pieca wytopowego w sposób ciagly i wiekszosc metalu zawartego w zuzlu konwertorowym jest absorbowana w kamien w piecu wytopowym, podczas gdy produkty powstajace w piecu wytopowym sa równoczesnie odpro¬ wadzane z pieca zasadniczo w sposób ciagly i nastepnie sa przenoszone do separatora w celu przeprowadzenia dru¬ giego etapu. Uzyte okreslenie =-zasadniczo ciagly sposób- oznacza uklad przenoszenia, w którym nawet jezeli prze¬ noszenie wytopu jest przerywane z mikroanalitycznego punktu widzenia, przenoszona ilosc w dowolnym okresie czasu jest tak mala w porównaniu z iloscia pozostajaca w piecu, ze zmiany w warunkach reakcji spowodowane przez okresowe doprowadzanie sa do pominiecia z meta¬ lurgicznego punktu widzenia. Ponadto przenoszenie wyto¬ pu z pieca wytopowego do separatora jest przeprowadzane grawitacyjnie, a mianowicie przez wykorzystanie róznicy poziomów w obu piecach. Zuzel odprowadzany z pieca konwertorowego moze byc granulowany woda lub tez mechanicznie po odlaniu we wlewki, a nastepnie jest doprowadzany do pieca wytopowego wraz z surowcem.W drugim etapie wszystkie rodzaje produktów reakcji wytworzonych w pierwszym etapie sa w sposób ciagly doprowadzane do separatora i pozostaja w nim przez pewien okres czasu, na skutek czegonastepuje rozdzielenie kamienia od zuzla i odprowadzeniekazdego z tychproduk¬ tów w sposób ciagly z pieca rozdzielajacego.W trzecim etapie kamien oddzielony w separatorze i od- 40 prowadzony z niego jest doprowadzany do pieca konwer¬ torowego w zasadniczo ciagly sposób, podczas gdypowie¬ trze, topnik i chlodziwo zostaja domieszane w odpowied¬ nim stosunku okreslonym w zaleznosci od predkosci do¬ prowadzania surowca do pierwszego etapu. Materialyte sa 45 doprowadzane bezposrednio i w sposób ciagly do wytopu w piecu konwertorowym, skladajacego sie z produktów reakcji wytworzonych w trzecim etapie, tak aby wytwo¬ rzyc i rozdzielic czysty metal i zuzel (zuzel konwertorowy) bez opóznienia i odprowadzic kazdy z tych produktów 50 z pieca konwertorowego. Czysty metal jest nastepnie kie¬ rowany do procesów rafinacyjnych znanego typu, a zuzel konwertorowy jest zawracany do pieca wytopowego w za¬ sadniczo ciagly sposób, tak aby byl poddany obróbce opisanej powyzej. W takim przypadku przenoszenie czys- 55 tego metalu lub zuzla konwertorowego pomiedzy piecem konwertorowym a piecem wytopowym lub procesem rafi- nacyjnym jest przeprowadzanegrawitacyjnie, mianowicie przez wykorzystywanie róznicy poziomów pomiedzy pie¬ cami (przenoszenie naturalne), podczas gdy drugi z tych materialów jest przenoszony pod wplywem sily przylozo¬ nej z zewnatrz (przenoszenie wymuszone), Zuzel konwer¬ torowy moze byc zgranulowany i doprowadzany do pieca wytopowego wraz z surowcem jak wspomniano powyzej.Ponadto, przez utrzymywanie stalej ilosci kamienia, 65 zuzla i czystego metalu w odpowiednich etapach predkosc90716 6 wytwarzania kazdegoz tych produktów i predkosc przeno¬ szenia ich pomiedzy odpowiednimi piecami jest regulowa¬ na tak, aby byly dynamicznie zrównowazone z predkoscia doprowadzania surowca do pierwszego etapu, jak równiez z predkoscia doprowadzania chlodziwa dotrzeciego etapu, 5 a rónoczesnie sklad, temperatura, poziom powierzchni i poziom miedzyfazowy wytopów w kazdym piecu kontro¬ lowane sa i utrzymywane jako stale, dzieki czemu metal jest wytwarzany z odpowiedniej rudy w sposób ciagly i wysoceekonomiczny. 10 Wynalazek jest dokladniej opisany na podstawie rysun¬ ku, na którym fig. 1 przedstawia piece urzadzenia wedlug wynalazku i polaczenia pomiedzy nimi w przekroju wzdluznym, fig. 2-w powiekszeniu przelew pieca wyloto¬ wego stosowanego w pierwszym etapie procesu, fig. 3 - 15 w powiekszeniu rozwiazanie, w którym piec wytopowy i separator sa wykonane jako jedna calosc, w przekroju wzdluznym, a fig. 4 w przekroju wzdluznym przyklad rozwiazania, w którym bialy mfetal jest wytwarzany w pie¬ cu konwertorowym pokazanym na fig.1. 20 Wedlug fig. 1 piec wytopowy 1 zzawartym w nimzuzlem 4 i kamieniem 5 jest wyposazony w lance 6, palnik 7, otwór spustowy 8, przelew 10 i otwór wsadowy 22a zawracanego zuzla. Separator 2 z zawartym w nim kamieniem 11 i zuz¬ lem 12 ma urzadzenie 13 do utrzymywania w seperatorze 25 zadanej temperatury, otwór zaladowczy 14 dla produktów wytworzonych w piecu wytopowym, otwór wyjsciowy 15 oddzielonego zuzla 12, otwór spustowy 16 kamienia i syfon kamienia 17. Piec konwertorowy 3, w którym utrzymywa¬ ne sa warstwy bialego metalu 19, miedzi konwertorowej 20 30 i zuzla 21, ma otwór spustowy 18 kamienia, otwór spusto¬ wy 22 zuzla konwertorowego, otwór spustowy 23 miedzi konwertorowej, syfon 24 miedzi konwertorowej, przelew miedzi konwertorowej i lance 26.W piecu wytopowym 1 surowiec zlozony zasadniczo 35 z rudy siarczkowej i topnika, takiego jak ruda krzemowa, jest mieszany z paliwem i powietrzem w'odpowiednim stosunku, dostosowanym do uprzednio okreslonych wa¬ runków reakcji. Mieszanina ta jestladowana bezposrednio iw sposób ciagly z uprzednio okreslona predkoscia dopro- 40 wadzania w wytop zlozony z kamienia 5 i zuzla 4, które sa produktami reakcji pieca wytopowego. Chociaz do dopro¬ wadzania tej mieszaniny materialów mozna stosowac do¬ wolny sposób praktyczny, surowiec najlepiej jest sprosz¬ kowac i wdmuchiwac w wytop w strumieniu gazów po- 45 przez umieszczona w piecu lance, dzieki czemu mozna przetopic szybko duza ilosc surowca, a ponadto zapobiega sie powstawaniu pylu.W takim przypadku cisnienie gazów jest okreslone na podstawie srednicy wewnetrznej lancy, oraz na podstawie 50 usytuowania jej konca, tak aby zapewnic cisnieniewystar¬ czajaco wysokie dla wymuszenia przeplywu gazów i su¬ rowca bezposrednio w wytop. Na skutek tego wytop jest zadowalajaco mieszany i reakcja w piecu zachodzi szybko, dzieki czemu mozna zwiekszyc wydajnosc pieca. Ilosc 55 wytwarzanego kamienia mozna wyregulowac na dowolny zadany poziom przez regulacje stosunku powietrza do surowca. Stosunek powietrza oznacza tu stosunek pomie¬ dzy iloscia powietrza potrzebnego do reakcji, wynikajaca po odjeciu ilosci powietrza potrzebnego dla spala¬ nia paliwa od calkowitej ilosci powietrzawdmuchiwanego w piec. Jezeli ilosc wytwarzanego kamienia wzrasta, uzy¬ skuje sie zalete, polegajaca na tym, ze cieplo otrzymane z reakcji utleniania zelaza i siarki z surowca mozna wyko¬ rzystac skutecznie do stopienia surowca, ale wzrastaja wtedy straty miedzi w zuzlu. Temuwzrostowi strat w zuzlu mozna zapobiec w pewnym stopniu przez dodanie do separatora odpowiedniego czynnika redukujacego, takie¬ go jak piryt, w sposób podany nizej.Dla celów wynalazku mozna stosowac. kazdy rodzaj paliwa majacego wlasciwosci plynu, wliczajacw topaliwa stale w postaci proszku, a ponadto paliwo mozna uczynic bardziej ekonomicznym przez zastapienie caloscilub czes¬ ci powietrza równowazna iloscia tlenu. Chociaz konieczne jest, bypaliwo bylo doprowadzane wtosamomiejscepieca co surowiec, kiedy paliwojestwdmuchiwane bezposrednio w wytop w taki sam sposób jak surowiec, mozna uzyskac bardzo duza wydajnosc przenoszenia ciepla, a na skutek tego temperature atmosfery pieca i gazów odlotowych mozna obnizyc do poziomu prawie takiego jaki ma wytop, dzieki czemu przechwytywanie i obróbka gazów odloto¬ wych sa ulatwione, a zywotnosc scian pieca moze zostac znacznie zwiekszona.Paliwo moze byc spalane za pomoca palnika 7. W takim przypadku paliwo mozna uczynic bardziej ekonomicznym przez wstepne ogrzanie powietrza spalania i/lub wzboga¬ cenia go tlenem.Wszystkie rodzaje produktów wytwarzanych w piecu wytopowym sa odprowadzane przez otwór spustowy 8.Wyjasnia to fig. 2, gdzie pokazano w powiekszeniu otwór spustowy. Wytop z pieca wytopowego jest odprowadzany przez otwór spustowy 8, w którym zasuwa uszczelniajaca 9, umieszczona na zewnatrz otworu spustowego 8 unie¬ mozliwia uchodzenie gazów piecowych lub przenikanie powietrza z atmosfery do wnetrza pieca, podczas gdy grubosc warstwy zuzla 4 utrzymywanej w piecu moze byc kontrolowana i utrzymywana na zadanej wartosci przez utrzymywanie polozenia dolnego konca 9a zasuwy 9 na odpowiednim poziomie ponizej poziomu przelewu.Zasuwa uszczelniajaca 9 powinna miec nie tylko mozli¬ wosc opuszczania i podnoszenia, ale równiez powinna byc wystarczajaco szeroka dla zamkniecia otworu spustowego 8, a ponadto jej trwalosc mozna zwiekszyc przez zastoso¬ wanie plaszcza wodnego. W przypadku, gdykamienizuzel sa odprowadzane oddzielnie przez syfon i przez otwór spustowy 22 zuzla, oba umieszczone na tym samym piecu, tak jak w przypadku pieca konwertorowego 3, pokazanego na fig. 1, trudno jest zmniejszyc grubosc warstwy zuzla ponizej pewnej krytycznej wartosci (okolo 100 mm) w celu spowodowania rozdzielenia kamienia i zuzla w zadowala¬ jacym stopniu i uniemozliwienia mieszania sie kamienia z zuzlem. Mozna jednak utworzyc warstwe zuzla ozadanej grubosci nawet mniejszej niz 50 mm za pomoca wymienio¬ nej powyzej zasuwy uszczelniajacej 9, dzieki czemu znacz¬ nie poprawia sie predkosc reakcji pomiedzy wytopem a powietrzem doprowadzanym do niego przez lance. Przez utrzymywanie przelewu 10 i dolnego konca 9a zasuwy uszczelniajacej 9 na odpowiednio okreslonym poziomie, przez co ilosci kamienia i zuzla w piecu utrzymuje sie jako stale, predkosc doprowadzania wytopu do separatora jest zrównowazona z predkoscia doprowadzania surowca do pieca wytopowego. Dzieki czemu moznautrzymywac stala predkosc doprowadzania. Na skutek tego wytop jest do¬ prowadzany wsposób ciaglydo separatora 2 poprzezrynne spustowa i otwórwsadowy 14. Wseparatorze wytoppozos¬ taje przez pewien okres czasu, az ulegnie rozdzieleniu na kamien 11 i zuzel 12. Zuzel 12 jest nastepnie wyprowadza¬ ny z separatora przez otwór spustowy 15 zuzla i odprowa¬ dzany jako produkt odpadowy jak pokazano strzalka hal- 40 45 50 55 6090716 7 bo natychmiast, albo po odstaniu w piecu osadowym, aby czastki kamienia zawartew zuzlu opadlydodolu. Z drugiej strony kamien 11 jest wyprowadzany z separatorapoprzez otwór spustowy 16 i nastepnie syfon 17 kamieniarza którym kamien przeplywa przelewem 17a i jest doprowa¬ dzany do pieca konwertorowego 3 w sposób ciagly.Separator 2moze bycutrzymywany przyzadanej tempe¬ raturze za pomoca palnika lub elektrycznego urzadzenia grzejnego 13. Ponadto jak pokazano na fig. 3 separator 2 moze byc wykonany jako jedna calosc z piecem wytopo¬ wym 1, przez co upraszcza sie instalacja.W takim przypadku przez utrzymywanie poziomu lOa otworu spustowego 8 pieca wytopowego ponizej otworu spustowego 15 zuzla z separatora powierzchnia cieczy w piecu wytopowym i w separatorze moze byc taka sama, a iloscikamieniaizuzla pozostajace wpiecu wytopowym sa utrzymywane stale. Separator 2 moze miec ksztaltpodluz¬ ny w kierunku przeplywu wytopu (na przyklad owalny, prostokatny lub inny) z syfonem 17 kamienia i otworem • spustowym 14 wytopuusytuowanymi na jednym jego kon¬ cu, a otworem spustowym 15 zuzla usytuowanym na dru¬ gim jego koncu, dzieki czemu czasteczki kamienia zawarte w zuzlu moga byc osadzone bardziej dokladnie. W takim przypadku predkosc odzyskiwania miedzi zawartej w zuz¬ lu mozna jeszcze zwiekszyc przez dodanie czynnika redu- * kujacego takiego jak piryt, koks lub inne. Kamien oddzie¬ lony wseparatorze i kamien wytworzony na nowo wwyni¬ ku ekstrakcji miedzizawartej w zuzlu przezdodani*pirytu sa odprowadzane z pieca razem przez otwór"16 odprowa¬ dzania kamienia i nastepnie przez syfon kamienia 17, po czym calosc kamienia jest wprowadzana razem w piec konwertorowy 3. W kazdym przypadku grubosc warstwy kamienia i warstwy zuzla w separatorze mozna utrzymy¬ wac jako stale na uprzednio okreslonej wartosci przez utrzymywanie otworu spustowego zuzlaiprzelewu kamie¬ nia na odpowiednich poziomach.Na skutek tego predkosci przeplywu zuzla i kamienia sa doprowadzone do równowagi zpredkoscia doprowadzania wytopu przenoszonego z pieca wytopowego. Kamien z se¬ paratora 2 jest doprowadzany w sposób ciagly do kapieli wytopu w~piecu konwertorowym 3, zawierajacym zuzel konwertorowy 21, bialy metal 19 i miedz konwertorowa 20, które sa produktami reakcji w trzecim etapie procesu, podczas gdy powietrze i topnik sa równoczesnie doprowa¬ dzane bezposrednio w sposób ciagly do wytopu.Chlodziwo lub domieszka chlodzaca zawierajaca metal w postaci surowca lub zlomu, przeznaczone do wprowa¬ dzenia w kapiel wytopu, moze byc stapiane przez nadmiar ciepla powstajacego w trzecim etapie procesu, co zapobie¬ gawzrostowi temperaturypieca powyzej zwyklej tempera¬ tury pracy, a równoczesnie umozliwia dalsze zwiekszenie calkowitej wydajnosci procesu. Materialy te sa wprowa- • dzane w piec konwertorowy w taki sam sposób jak w piec wytopowy, poprzez lance 26. Calkowita ilosc powietrza wprowadzanego do pieca konwertorowego powinna wy¬ starczac dla przetworzenia calkowitych ilosci kamienia i chlodziwa wprowadzanych do pieca konwertorowego na zuzel konwertorowy i miedz konwertorowa, przy czym grubosc warstwy bialego metalu pozostajacej w piecu jest utrzymywana stala. Miedz konwertorowa jest odprowa¬ dzana z pieca przez otwór odprowadzajacy 23 miedzi konwertorowej a nastepnie przez syfon 24 miedzi konwer¬ torowej, po czym przeplywa w sposób ciagly przez przelew i jest kierowana do procesu rafinacji znanego typu.Z drugiej strony zuzel konwertorowy jest w sposób ciagly 8 odprowadzany z pieca przez otwór spustowy 22 zuzla konwertorowego i przez kanal g przenoszenia wytopu.Przenoszenie zuzla konwertorowego do pieca wytopowego mozna przeprowadzac w stanie plynnym korzystajac a z wlasnej temperatury zuzla konwertorowego. Mozliwe jest jednak równiez przenoszenie zuzla konwertorowego w postaci stalej lub zgranulowanej w celu ulatwienia manipulacji. W przypadku gdy ilosc kamienia jest duza, • a ilosc powstajacego zuzla konwertorowego jest mala, wzrost zuzycia paliwa potrzebny dla ponownego stopienia zuzla konwertorowego nie jest tak duzy.Ponadto zuzel konwertorowy moze byc zawracany do pieca wytopowego po zastygnieciuirozkruszeniu. Wtakim przypadku stosuje sie jedna zdwóch nastepujacychmetod: chlodzenie i zestalanie zuzla konwertorowego po odlaniu w forme i nastepnie rozkruszanie za pomoca kruszarki, oraz wlewanie zuzla w strumien wody tak zwana granula¬ cja wodna i nastepnie suszenie. W opisanym powyzej przykladzie poziom wytopu obniza sie w kolejnosci piec wytopowy - separator - piec konwertorowy, przy czym przenoszenie kamienia jest przeprowadzone grawitacyjnie z wykorzystaniemprzewyzszenia wytworzonego pomiedzy odpowiednimi piecami. Z drugiej strony, gdy poziom po¬ wierzchni wytopu w piecu konwertorowym jest wyzszy niz w piecu wytopowym, przenoszenie zuzla konwertorowa- nego jest przeprowadzane na zasadzie grawitacji, nato¬ miast przenoszenie kamienia z separatora tlo pieca kon¬ wertorowego moze byc wymuszone. Bialy metal 19 jest produktem posrednim etapu konwertorowego, który nie jest odprowadzany na zewnatrz, lecz jest utrzymywany w stalej ilosci przez regulacje warunków reakcji.Grubosc i ilosc pozostajacego materialu kazdej z warstw wytopu w piecu konwertorowym mozna utrzymywac jako stale przez ustawienie otworu spustowego zuzla i przelewu 25 miedzi konwertorowej na stalych poziomach w taki sam sposób jak w separatorze. Na skutek tego predkosci wy¬ twarzania zuzla i miedzi konwertorowej w piecu konwer¬ torowym sa kontrolowane przez predkosc doprowadzania do tego pieca kamienia zaleznie od warunków reakcji i od 40 predkosci doprowadzania surowca do pieca wytopowego i przez predkosc doprowadzania chlodziwa do pieca kon¬ wertorowego zaleznie od ilosci kamienia doprowadzanego do pieca konwertorowego i od warunków reakcji w tym piecu, przez co caly uklad reakcji mozna wyregulowac na 45 dowolne, zadane, stale warunki reakcji. Reakcja w piecu konwertorowym moze byc równiez przeprowadzana przy wspólistnieniu tylko dwóch faz, mianowicie fazy zuzla i fazy miedzi konwertorowej, bez obecnosci w piecu biale¬ go metalu, przez doprowadzanie do pieca ilosci powietrza 50 wiekszej niz potrzeba do utlenienia sie calkowitych ilosci zelaza i siarki, zawartych w kamieniu i chlodziwie. W ta¬ kim przypadku zawartosc siarki w miedzi konwertorowej mozna zmniejszyc ponizej stezenia nasycenia przez odpo¬ wiednie sterowanie ilosci powietrza. Jezeli ilosc powietrza 55 wzrasta, zawartosc miedzi w zuzlu równiez wzrasta, nato¬ miast zawartosc siarki w miedzi konwertorowej maleje.Ilosc powietrza oznacza tu ilosc powietrza w odniesieniu do calkowitych ilosci kamienia i chlodziwa. Kiedy w piecu konwertorowym istnieje warstwa bialego metalu zawar- 60 tosc miedzi w zuzlu siega 2-6%, natomiast gdy w piecu nie ma bialego metalu zawartosc miedzi mozna zwiekszyc do 40-50%. Ilosc kamienia i warunki reakcjiwpiecukonwer¬ torowym powinny byc jednak wyregulowane tak, aby . zawartosc miedzi w zuzlu powstajacym w piecu konwerto- 65 ^rowym nieprzekraczala zawartosci miedzi w doprowadza-90716 9 nych do pieca materialach, a ponadto topnik zwlaszcza kamien wapienny, doprowadzanydo pieca konwertorowe¬ go nie powinien przekraczac ilosci potrzebnej w calym ukladzie. W zwyklym procesie konwertorowym jak topnik stosowany jest piasek krzemowy, natomiast w piecu kon¬ wertorowym wedlug wynalazku plynnosc zuzla powstaja¬ cego w nim mozna zwiekszycprzez zastosowanie kamienia wapiennego lub mieszaniny kamieniawapiennego i piasku krzemowego.Gazy odlowe odprowadzane z kazdego pieca w poszcze¬ gólnych etapach procesu sa gromadzone i wyprowadzane na zewnatrz poprzez kanal kominowyc, przyczym calaich ilosc zostaje ochlodzona i doprowadzona do urzadzen obróbki gazów,naprzyklad do urzadzenia do wytwarzania kwasu siarkowego.Wedlug innego przykladu wykonania wynalazku trzeci etap procesu moze byc ponadto podzielony na dwa etapy, aby przeprowadzac caly proces piecowy w czterech eta¬ pach. W takim przypadku trzeci etap procesu wytwarza bialy metal i zuzel konwertorowy w piecu konwertorowym 3. Jak pokazano na fig. 4, podczas gdy kamien jest dopro¬ wadzany w sposób ciagly do pieca konwertorowego po¬ przez otwór wsadowy 1.8 kamienia, powietrze i topnik sa doprowadzone poprzez lance 26 do wytopu, który jest zlozony z zuzla konwertorowego 21 i bialego metalu 19 powstajacych podczas reakcji w piecu.Nadmiar ciepla wytwarzanego w tym czasie wykorzys¬ tywany jest do stapiania chlodziwa w taki sam sposób jak w poprzednich przykladach. Powietrze powinno byc do¬ prowadzane z taka predkoscia jaka jest potrzebna do utlenienia zasadniczo calej ilosci zelaza i czesci siarki zawartej w kamieniu i w chlodziwie doprowadzanym do * pieca, oraz do wytworzenia bialego metalu i zuzla. Topni¬ kiem stosowanym w tym przypadku moze byc krzemionka tak jak w przypadku zwyklego procesu tworzenia zuzla w konwertorze. Zuzel 21 wyplywa nastepnie w sposób ciagly z pieca przez otwórspustowy 22 i tak jakw poprzed- nim przykladzie zawracany jest do pieca wytopowego.I Stwierdzono, ze miedz w zuzlu wystepuje zasadniczo w po¬ staci czastek bialego metalu i czastek metalicznej miedzi.Zamiast zawracania zuzla do pieca wytopowego w stanie plynnym mozna go kruszyc i obrabiac przez flotacje, aby przez to wzbogacic go w miedz, po czym koncentrat moze byc zawracany do pieca wytopowego.Z drugiej strony bialy metal 19 jest odprowadzany zpie- • ca poprzez otwór odprowadzajacy 23 i nastepnie syfon 24, po czym przeplywa przez przelew 25. Bialy metal, który jest zasadniczo siarczkiem metalu jednego lub wiecej ro¬ dzajów, moze byc w pewnych przypadkach uwazany za produkt koncowy tego procesu. Jezeli wytwarzanym meta¬ lem jest nikiel, bialy metal jest kierowany jako taki do procesu elektrolitycznego lub do procesu redukcji po roz- kruszeniu i wyprazeniu. Ponadto jezeli w surowcu zawarte sa dwalubwiecej metale z grupy zawierajacej miedz,nikiel i kobalt w takich ilosciach, ze zadnego z tych metali nie mozna pominac zewzgledów technicznychlubekonomicz¬ nych, bialy metal jest przesylany do dowolnego procesu rozdzielania odpowiedniego dla danych metali, przyklado¬ wo do procesu wzbogacania przeprowadzanego na powoli chlodzonym bialym metalu. Jezeli bialy metal sklada sie zasadniczo z siarczków miedzi, przenosi sie go w stanie plynnym do innego pieca konwertorowego,w którym prze¬ prowadzanyjest czwarty etap procesu. Pieckonwertorowy stosowany w tym czwartym etapie moze byc zwyklym konwertorem, ale powinien byc korzystnie innym zespo- lem pieca konwertorowego wedlug wynalazku, aby bialy metal mógl byc obrabiany w sposób ciagly. Procesy zacho¬ dzace w czwartym etapie sa dokladnie takie same jak w trzecim etapie pierwszego przykladu wykonania, z tym, ze doprowadzanym do tego etapu materialem jest bialy metal, a ilosc wytwarzanego w tym etapie zuzlajestbardzo mala. Ilosc zuzla wytwarzanego z bialego metalu jest mniejsza niz 10% wagowo bialego metalu, zwykle 2-6%, na skutek czego przenoszenie zuzla w stanie plynnym z powrotem do pieca wytopowego jest nieco utrudnione.W zwiazku z tym zuzel odprowadzany zpieca jest najpierw zestalany, a nastepnie wraz z innymi surowcami doprowa¬ dzany jest do pieca wytopowego.W celu ograniczenia tworzenia zuzla w czwartym etapie procesu do pieca konwertorowegotego etapu procesu moz¬ na doprowadzac chlodziwo, które nie przyczynia sie do tworzenia zuzla, takie jak zlom wytwarzanego metalu.Opisany powyzej sposób wedlug wynalazku ma nie tylko ogólnie znane zalety zwiazane z ciagloscia procesu, takie jak maly koszt konstrukcji i jej dzialania wporównaniu ze sposobem wsadowym i ulatwione wprowadzenie samo¬ czynnego ukladu sterowaniaprocesu, ale równiez nastepu¬ jace dodatkowe cechy wynikajace z etapów procesu i za¬ chodzacych w nich reakcji.W procesie wedlug wynalazku piec wytopowy jestprze¬ znaczonyglównie tylkodo wytapiania doprowadzanego do niego surowca, natomiast rozdzielanie zuzla i kamienia wytwarzanych w piecu wytopowym jest przeprowadzane w separatorze, dzieki czemu mieszanie wytopu w piecu wytopowym mozna wykonywac bez zadnych ograniczen, a surowiec mozna wprowadzac w piec na najwiekszej mozliwej powierzchni loza pieca, przez co znacznie zwie¬ ksza sie wydajnosc powierzchniowa pieca. Ponadto gru¬ bosc warstwy zuzla tworzonego w piecu wytopowym moz- na zmniejszyc przy równoczesnym zwiekszeniu mieszania, dzieki czemu kontakt pomiedzy kamieniem i zuzlem staje sie wysoce zadowalajacy, a miedz z zawracanego zuzla zuzel konwertorowy jest absorbowana szybko i calkowicie w faze kamienia az do osiagniecia równowagi pomiedzy 40 nimi.Na podstawie obserwacji mikroskopowych próbki har¬ towanej stwierdzono, ze przy tych warunkach reakcji wie¬ kszosc miedzi w zuzlu wystepuje w postaci granulek ka¬ mienia, z których kazda ma srednice 0,5-3 mm. Jak mozna 45 latwo obliczyc z równania Stoke'a granulki te szybko opadaja w zuzlu i sa oddzielane latwo od zuzla w separato¬ rze, dzieki czemu uzyskuje sie zadowalajace wyniki bez stosowania pieca osadowego wraz z separatorem.Poniewaz stwierdzono, ze grubosc warstwy zuzla w pie- 50 cu wytopowym wedlug wynalazku mozna zmniejszyc do 1/10-1/20 grubosci tworzonej w zwyklym piecu plomien¬ nym, w piecu uzyskano wystarczajaco duzapredkoscreak¬ cji, nawetprzy znacznym zmniejszeniu cisnienia powietrza wdmuchiwanego w wytop, i bez zanurzenia konca lancy 55 w wytop, przez co oszczedza sie energie i zwieksza sie zywotnosc lancy. Dzieje sie to tak dlatego, poniewaz po¬ wietrze ma reagowac glównie z kamieniem, oraz dlatego ze warstwa zuzla, która uniemozliwia kontakt powietrza z kamieniem, jest bardzo cienka, dzieki czemu kontakt 60 pomiedzy powietrzem a kamieniem jest polepszony i reak¬ cja pomiedzy nimi w piecu jest znacznie szybsza.Do separatora mozna równiez dodawac czynnik reduku¬ jacy, taki jak piryt, aby jeszcze bardziej zwiekszyc pred¬ kosc odzyskiwania miedzi. W takim przypadku odzyski- 65 wana miedz laczy sie z kamieniem z pieca wytopowego90716 11 oddzielonym w separatorze i calosc jest w sposób ciagly przenoszona dopieca konwertorowegoprzez ten sam kanal przeplywu, tak ze droga wytopu moze zostac uproszczona, a sterowanie pieca jest latwiejsze. Wiadomo, ze im mniej¬ sza jest ilosc przeplywajacej cieczy, tym trudniejsza jest operacja jej przenoszenia.Ponadto w procesie wedlug wynalazku mozna zmniej¬ szyc korozje obmurowania pieca. Dzieje sie tak dlatego, poniewaz warstwa zuzla, bedaca glównaprzyczyna korozji cegiel, jest bardzo cienka i powierzchnia styku pomiedzy zuzlem a scianami pieca jest mala, na skutek czego nawet gdy dla powierzchni styku zastosuje sie kosztowny ale bardzo trwaly material zaroodporny lub tez chlodzenie plaszczemwodnym, dodatkowe koszty konserwacjisa zna¬ cznie zmniejszone. Aby pokazac zastosowanie praktyczne wynalazku przedstawione zostaly ponizej korzystne przy¬ klady rozwiazania. Sa one podane jedynie jako przyklady i nie stanowia ograniczenia zakresu wynalazku.Przyklad 1. 6000 kg/h koncentratu miedzi, zlozonego z 24,0% miedzi, 34,2% zelaza, 34,2% siarki i 3,7% SiO„ 1700kg/h piasku krzemowego, zawierajacego 90,0% SiOa i 450 kg/h kamienia wapiennego, zawierajacego 53,4% CaO zmieszanych z zuzlemkonwertorowym wprowadzano bezposrednio w wytop, bedacy produktem reakcji w piecu wytopowym, wraz z 1550 Nm3/h powietrza pod cisnieniem 2 at. poprzez lance. Przez druga lance mieszano 2500 Nm3/h pod cisnieniem 0,8 at. i 500 Nm3/htlenu przemyslo¬ wego, a zmieszany gaz wprowadzano bezposrednio w wy¬ top w taki sam sposób jak surowiec. Surowiec zostal uprzednio przesiany do wielkosci ziaren mniejszej niz 10 mm srednicy i wysuszony do wilgotnosci 1-2%.Z drugiej strony 250 l/h oleju opalowego spalono z 2500 Nm3/h powietrza pod cisnieniem 0,2 at podgrzanego do 450°C w palniku umieszczonym przy wierzcholku pieca.Zuzel konwertorowy doprowadzano do pieca przez otwór wsadowy zuzla konwertorowego. Grubosc warstwy zuzla w piecu utrzymywano w przyblizeniu 20 mm. Produkt- nierozdzielony kamien i zuzel, wyplywal w sposób ciagly z pieca przez otwór spustowy do separatora pod wplywem sily ciezkosci.Zawartosc S02 w gazach odlotowych z pieca wytopowe- go wynosila 8-10%. Temperatura w piecu byla utrzymy¬ wana w zakresie 1220-1260°C przez regulacje doprowa¬ dzania paliwa do pieca. Stosowano separator typupokaza¬ nego na fig. 4, którego pojemnosc,wynosila 101. Do separa¬ tora wprowadzano 150 kg/h pirytu, zawierajacego 45% siarki i 50 kg/h sproszkowanego koksu. Grubosc warstwy zuzla i ilosci zuzla i kamienia w separatorze utrzymywano stale przez utrzymywanie przelewu kamienia na poziomie 120 mm ponizej przelewu zuzla. Zuzel wyplywal z separa¬ tora przez otwór spustowy zuzla, a nastepnie byl granulo¬ wany strumieniem wody.Ilosc wytwarzanego zuzla wyno¬ sila 5600 kg/h, a jego sklad byl 0,4-0,6% miedzi, 33-35% SiOj i 5-6% CaO. Kamien byl odprowadzany w sposób ciagly z pieca poprzez syfon do pieca konwertorowego.Ilosc wytwarzanego kamienia wynosila 59-62% miedzi.Do pieca konwertorowego doprowadzano 100 kg/h ka¬ mienia wapiennego i 150 kg/h osadu zaierajacego 60% miedzi, wraz z 2300 Nm3/h powietrza pod cisnieniem 2 at.Materialy te wprowadzano bezposrednio poprzez lance do wytopu, bedacego produktem reakcji. Zawartosc miedzi w zuzlu wytworzonym w piecu kontrolowano w zakresie 12-16%, tak ze nie powstawal bialy metal, a wytop skladal sie z dwóch warstw: miedzi konwertorowej i zuzla. Zuzel tenskladal sie z 13-17% CaO i 45-55% zelaza, wwiekszos- 12 ci w postaci Fe304. Zuzel przeplywal nastepnie w sposób ciagly z pieca poprzez otwórspustowyzuzla, byl zestalany, granulowany na czasteczki o srednicy ponizej 10 mm i nastepnie doprowadzany do pieca wytopowego wraz z koncentratami i topnikiem w sposób ciagly. Miedz kon¬ wertorowa wyplywala z pieca poprzez syfon. Predkosc wytwarzania miedzi konwertorowej wynosila 1580 kg/h, a skladzie 98-99% miedzi i 0,4-0,6% siarki.Przyklad2.W opisanym powyzej przykladzie 1 zuzel. konwertorowy wlewano w strumien wody w celu przepro¬ wadzenia granulacji wodnej, suszono do zawartosci wilgo¬ ci ponizej 2% i nastepnie doprowadzano do pieca wytopo¬ wegowraz zkoncentratemmiedzi i innymi doprowadzany¬ mi materialami. Sklady i predkosci doprowadzania tych materialów byly zasadniczo takie same jak w przykladzie 1. Granulowany woda zuzel mial czasteczki o srednicy ponizej 5 mm i po wysuszeniu stapial sie z bardzo duza predkoscia.Mozliwe jest wprowadzenie róznych modyfikacji proce- su rafinnacji przy wykorzystaniu istniejacyeh urzadzen do rafinacji miedzi bez zmiany podstawowych zasad wyna¬ lazku. Przykladowo w pierwszym etapie procesu mozna zastosowac znany piec plomieniowy lub piec elektryczny zamiast opisanego powyzej pieca wytopowego wedlug wy- nalazku. W takim przypadku w piecu wykonany jest otwór zaladowczy zawracanego zuzla, zaleznie od przypadku, przez który zuzel konwertorowy jest ladowany do pieca.Ponadto w celu kontrolowania ilosci wytwarzanego ka¬ mienia w takich piecach zastepczych mozna zastosowac lance w taki sam sposóbjak w opisanympiecuwytopowym wedlug wynalazku, w celu doprowadzania powietrza w wytop w piecu, przy czym calosc lub tylko czesc rudy doprowadzanej do pieca moze byc uprzednio wypra¬ zona.W pierwszym etapie procesu znany plomieniowy piec- wytopowy lub wielki piec mozna stosowac oddzielnie lub w polaczeniu z piecem wytopowym wedlug wynalazku.W tym ostatnim przypadku produkty powstajace w tych dwóch piecach sa doprowadzane razem do separatora 40 usytuowanego za pierwszym piecem, podczas gdy zuzel konwertorowy doprowadzany jest tylko do pieca wytopo¬ wego wedlugwynalazku, dziekiczemuobróbkazuzla moze byc przeprowadzana wydajnie. 45 PL