RO109560B1 - Procedeu pirometalurgic continuu de separare a cuprului din concentrate sulfuroase - Google Patents

Description

Invenția de față se referă la un procedeu pirometalurgie continuu de separare a cuprului din concentrate sulfuroase.

Sunt cunoscute procedee și instalații pentru extragerea pirometalurgică a cuprului din concentrate sulfuroase, sau respectiv de alt tip. Instalațiile de acest tip cuprind cuptoare pentru topirea respectivelor concentrate, de regulă în condiții oxidante, un cuptor pentru separarea matei de zgură, rezultate prin topire oxidantă, un cuptor de convertire pentru trecerea matei în cupru brut și cuptoare pentru rafinarea cuprului brut. Procesul până la rafinarea cuprului brut se desfășoară în condiții de temperaturi cuprinse între 1200 și 1280°C, rezultând un cupru brut 98,5 și 99% puritate, care se supune rafinării în intervalul de temperaturi cuprins între 1180 și 1250°C. Faza de rafinare include oxidarea șarjei prin insuflarea în șarjă a aerului îmbogățit în oxigen, în debit reglat pentru reducerea conținutului de sulf al șarjei la sub 0,0005%, urmată de reducere, prin insuflarea de agenți reducători uzuali, în debit reglat, pentru reducerea la sub 0,1 a conținutului de oxigen al șarjeii și în final turnarea șarjei. Procesul prezentat mai sus, până la faza de convertire a cuprului brut, se poate desfășura în flux continuu, iar rafinarea trebuie să se desfășoare în flux discontinuu, respectiv pe șarje, deoarece calitatea finală a cuprului rafinat trebuie controlată. Din această cauză, cuprul brut produs în cuptorul de convertire, trebuie înmagazinat temporar într-un cuptor melanjor, cu care este prevăzută respectiva instalație, iar pentru turnare, sunt necesare mijloace corespunzătoare, (oală de turnare, macara) pentru transportul cuprului brut de Ia cuptorul melajor la cuptorul/cuptoarele de rafinare. Trebuie precizat, de asemenea, că este necesară o cantitate ridicată de energie pentru a menține temperatura cuprului brut suficient de ridicată în timpul acestor operații. Ca urmare atât costurile de fabricație ale procesului discontinuu, cât și volumul de investiții, sunt ridicate. Pe de altă parte, datorită necesității turnării și din oala de turnare, topitura de cupru este determinată să cadă de la nivele ridicate. Ca urmare, apare un mare flux de aer, însoțit de producerea unor noxe, gaze conținând dioxid de sulf și vapori de metal, și determinat de impactul mecanic, o expansiune bruscă a aerului, toate acestea afectând negativ mediul ambiant.

Procedeul, conform invenției, realizează separarea continuă a cuprului din concentrate sulfuroase, prin topire oxidantă, separarea matei rezultate prin topire de zgură, sub insuflare de oxigen, convertizarea matei în condiții oxidante și rafinarea cuprului brut rezultat prin convertizare, operații care se desfășoară în condiții de parametri cunoscuți. Pentru asigurarea continuității întregului proces, se alimentează masa de cupru brut, prin intermediul unui ansamblu de jgheaburi, din cuptorul de convertizare, în unul din cele două cuptoare de rafinare, cu funcționare în paralel, cu care este prevăzut ansamblul instalației necesare desfășurării procesului, secvențele fazelor de recepție a șarjei și respectiv de desfășurare a operațiilor de oxidare, reducere, turnare și pregătire pentru recepția unei noi șarje, succesiv în cele două cuptoare de rafinare, fiind determinat de duratele respectivelor operații și de capacitățile celor două tipuri de cuptoare, respectiv de convertizare și de rafinare, ce trebuie corelate în mod corespunzător.

în cele ce urmează se prezintă avantajele invenției:

- prin desfășurarea procesului în flux continuu, se pot reduce costurile de fabricație, consumul energetic și volumul de investiții;

- se perfecționează condițiile de rafinare a cuprului brut, cu capacități reduse;

- prin funcționare în flux continuu, există posibilitatea adaptării capacității de rafinare la capacitățile celorlalte faze de desfășurare a procesului, conducând la creșterea productivității instalației necesare pentru realizarea acestuia.

Se prezintă în continuare procedeul conform invenției, în detaliu, cu referire și la fig. 1 la 12, care reprezintă:

- fig. 1, vedere în secțiune transversală a unei instalații cunoscute, pentru extragerea pirometalurgică convențională din concentrate a cuprului;

- fig.2, vedere în plan a instalației din fig· 1;

- fig.3, vedere în plan a instalației pentru aplicarea procedeului, conform invenției;

- fig.4, vedere Ia scară mărită a cuptorului de rafinare a instalației din fig.3;

- fig.5, vedere laterală a cuptorului de rafinare din fig. 4;

- fig.6, vedere în secțiune transversală a cuptorului de rafinare, de-a lungul liniei IVIV din fig. 4;

- fig.7, vedere în secțiune transversală a cuptorului de rafinare de-a lungul liniei VIIVII din fig. 5;

- fig. 8 la 10, vederi în secțiune transversală a cuptorului de rafinare, corespunzătoare fazei de primire a cuprului brut, fazei de oxidare și respectiv fazei de reducere;

- fig.il, reprezentare schematică a fluxului de operații ale treptei de rafinare în cuptorul din fig. 4;

- fig.12, reprezentare schematică, similară celei din fig. 11, dar în varianta preferată de realizare a operațiilor de rafinare.

Procedeul, conform invenției, realizează separarea în flux continuu a cuprului din concentrate sulfuroase, fără să necesite stocarea temporară a cuprului brut topit, înainte de rafinare, toate operațiile începând cu topirea inițială și terminând cu turnarea finală, desfășurându-se continuu.

Procedeul, conform invenției, include următoarele faze:

- asigurarea mijloacelor necesare desfășurării procesului, care includ: un cuptor de topire 1’, un cuptor de separare 2’ a matei M de zgura S, un cuptor de convertizare 3’, un sistem de jgheaburi de racord 11 și cel puțin două cuptoare de rafinare 4\ și 4’₂, dispuse în serie;

- introducerea concentratului de cupru în cuptorul de topire 1’ și topirea oxidantă a acestuia, rezultând un amestec de mată cuproasă M și zgură S;

- trecerea amestecului de mată M și zgură S, în cuptorul de separare 2’ și separarea matei M în condiții oxidante;

- trecerea matei M în cuptorul convertizor 3’ și oxidarea acesteia pentru obținerea masei de cupru brut C;

- trecerea cuprului brut C în stare topită în sistemul de jgheaburi 11 și alimentarea succesivă, conform unor secvențe prestabilite în fiecare din cele două cuptoare de rafinare 4’, și 4’₂, în care se realizează fazele:

- oxidarea cuprului brut prin insuflarea gazului oxidant, constituit din aer îmbogățit în oxigen;

- reducerea cu agenți reductori uzuali;

- turnarea șarjei în plăci anodice de dimensiuni predeterminate în vederea rafinării electrometalurgice ce va urma.

Se prezintă, în continuare, exemple concrete de realizare a invenției.

Exemplul 1. Pentru comparație, se prezintă în acest exemplu procedeul convențional pirometalurgic de separare a cuprului din concentrate sulfuroase, într-o instalație uzuală, reprezentată pe fig. 1 și 2. Astfel, concentratele de cupru se introduc, împreună cu aerul îmbogățit în oxigen, într-un cuptor de topire 1, unde are loc topirea acestora în condiții oxidante. Pentru aceasta cuptorul 1 este prevăzut cu lance 5, introdusă prin bolta acestuia. Lancea 5, este de tipul conductădublă, cu posibilități de deplasare pe verticală, prin respectiva lance fiind alimentate în cuptorul 1, concentratele de cupru, aerul îmbogățit în oxigen, cât alte adaosuri obișnuite, necesare topirii. Amestecul de mata M și de zgură S este trecut în continuare întrun cuptor de separare 2, electric, echipat cu electrozi corespunzători 6. în cuptorul 2 mata M este separată de zgura S și trecută în continuare într-un cuptor de convertizare 3, în care prin intermediul unei lance 5, de același tip, se insuflă aer îmbogățit în oxigen, pentru oxidarea matei M, și obținerea masei de cupru burt C. După cum se poate vedea pe fig. 1, cuptorul de topire 1, cuptorul de separare 2 și cuptorul de convertizare 3, sunt amplasate la nivele diferite în ordine descrescătoare și sunt conectate în, prin intermediul unor jgheaburi

7Α și 7B, astfel încât masa fluidă circulă între aceste cuptoare (1, 2 și 3), în flux continuu prin gravitație. Masa de cupru brut C, produsă continuu în cuptorul de convertizare, 3, este înmagazinat temporar într-un cuptor melanjor 8 și apoi prin intermediul unei oale de turnare

9, care este deplasată cu ajutorul unei macarale

10, în cuptoarele de rafinare 4, prin turnare, din oala menționată 9, printr-o deschidere prevăzută în peretele superior al cuptoarelor de rafinare 4. Se poate constata că desfășurarea procesului incluzând convertizarea este continuă, în timp ce rafinarea se desfășoară discontinuu pe șarje, întrucât se impune controlul calității cuptorului rafinat pe șarje.

Pe fig. 2, prin L se notează deplasările oalei de turnare 9, care transportă cuprul brut C de la cuptorul melanjor 8 la cuptoarele de rafinare 4. în cuptoarele de rafinare 4, impuritățile din cuprul brut C, sunt oxidate și îndepărtate, iar oxidul de cupru format în timpul oxidării este redus, rezultând un cupru de calitate ridicată, care este turnar în plăci anodice în vederea electrorafinării ulterioare.

Exemplul 2. în acest exemplu este descris procedeul continuu de separarea cuprului din concentrate sulfuroase, conform invenției, procesul desfașurându-se în instalația din fig. 3. Astfel, șarja este topită într-un cuptor 1’, având loc atât topirea cât și oxidarea concentratelor de cupru, rezultând un amestec de mată M și de zgură S, care este trecut într-un cuptor de separare 1’ unde se separă mata de cupru M de zgura S. în continuare, mata de cupru M este trecută întrun cuptor de convertizare 3’, unde are loc oxidarea matei M și obținerea cuprului brut C, care este dirijat în cuptoarele de rafinare 4\ și 4’₂, cu funcționare în paralel și secvențial, așa cum va fi descris mai jos.

Cuptoarele de topire 1’, de separare 2’ și de convertizare 3’, sunt montate în cadrul instalației la nivele diferite în ordine descendentă și mijloacele pentru circulația topiturii, respectiv jgheaburile 7’A și 7’B, sunt astfel amplasate încât să asigure legătura între cele trei cuptoare 1’, 2’ și 3’, în serie. Astfel, topitura este condusă din cuptorul de topire 1’, prin jgheabul 7Ά, în cuptorul de separare 2’, și din acesta prin jgheabul 7’B, în cuptorul de convertizare 3’. în cuptoarele de topire 1’ și de convertizare 3’, sunt introduse o serie de lance 5’, fiecare constituite din conducte duble, introducerea realizându-se prin acoperișul respectivelor cuptoare 1’ și 3’, respectivele lănci 5’, putându-se deplasa pe verticală. Concentratele de cupru, aer îmbogățit în oxigen, cât și alte adaosuri, în cuptoarele menționate. Cuptorul de separare 2’ este un cuptor electric, fiind prevăzut cu niște electrozi 6’, pentru asigurarea menținerii temperaturii necesare. în varianta prezentată, instalația cuprinde două cuptoare de rafinare 4\ și 4’₂, dispuse în paralel, racordate la cuptorul convertizor 3’ printr-un sistem de jgheaburi

11. Sistemul de jgheaburi 11, prin care masa de cupru brut C este transferat succesiv în fiecare din cele două cuptoare de rafinare 4\ și 4’₂, cuprinde un braț principal 11A, racordat la unul din capete la ieșirea cuptorului de convertizare 3’, și o pereche de jgheaburi ramificate 11B, la care este racordat celălalt capăt al jgheabului principal 11A și care sunt racordate la cuptoarele de rafinare 4\ și 4’₂, sistemul de jgheaburi descris, având înclinația necesară, pentru asigurarea circulației masei de cupru brut C, în direcția necesară. Sistemul de jgheaburi 11 este prevăzut cu un mijloc de selectare 12, pentru aducerea selectivă a jgheabului principal 11A cu fiecare din cele două jgheaburi ramificate 11B. Acest mijloc de selectare poate să aibe diferite structuri. în forma cea mai simplă, partea fiecărui jgheab ramificat 11B, adiacentă joncțiunii cu jgheabul principal 11A, poate să fie astfel fasonată încât baza sa să fie puțin adâncă și un prag din material refractar poate să fie turnat în partea puțin adâncă a jgheabului ramificat 11B, care trebuie obturat.

La fel ca și jgheaburile 7’A și 7’B, jgheaburile 11A și 11B sunt prevăzute cu carcase, dispozitive de conservare a căldurii, cum sunt arzătoarele și/sau dispozitive pentru reglarea mediului ambiant, prevăzute pe acestea, astfel încât să poată să fie conservată temperatura topiturii care circulă prin ele și conservată etanșeitatea.

După cum se poate vedea pe fig. 4 Ia 6, fiecare cuptor de rafinare 4\ și 4’₂, cuprinde un corp cilindric 2i constituit din niște plăci frontale 21 a și dintr-o carcasă 21b. La capetele carcasei 21b sunt montate cele două plăci frontale 21 a. Carcasa 21b este prevăzută la extremități cu șine de cauciuc 22, care se sprijină pe niște roți suport 23, montate pe un postament. în aceste condiții corpul 21 al respectivului cuptor de rafinare 4\ și 4’₂, se poate roti în jurul axului său orizontal. La unul din capetele corpului 21, este montată o coroană dințată 24a, angrenată la o roată dințată 24b, care este pusă în mișcare de un ansamblu de acționare 25, montat lângă corpul cuptorului 21 și care îi imprimă mișcarea de rotație.

După cum se poate vedea pe fig. 4 și 5, pentru menținerea masei fluide la temperatura ridicată adecvată, în una din plăcile de capăt 21a, este montat un arzător 26, și o pereche de guri de vânt 27, sunt prevăzute în carcasa 21b, pentru suflarea aerului sau aerului îmbogățit în oxigen în corpul cuptorului 21. într-o poziție diametral opusă față de gurile de vânt 27, în carcasa 21b, este prevăzută o gură 28, prin care cuprul rafinat în respectivul cuptor 4\ și 4’₂ este descărcat și turnat în plăci anodice. Printro deschidere 29, prevăzută în carcasa 21b, se pot alimenta în corpul cuptorului 21, bucăți și deșeuri de anozi de la șarjele precedente, cât și alte adaosuri necesare procesului de rafinare. După cum se poate vedea pe fig. 6, la partea superioară a carcasei 21b, este prevăzută, de asemenea, o deschidere de formă eliptică 30, situată la capătul opus celui în care este montat arzătorul 26, prin care se evacuează gazele de ardere. Deschiderea 30 se extinde pe circumferința carcasei 21b, definind partea superioară a corpului cuptorului 21, în poziție obișnuită.

Deschiderea eliptică 30 este acoperită de o hotă 31, prevăzută Ia capătul unui canal de exhaustie, așa cum se poate vedea pe fig. 7.

Hota 31 se extinde astfel, încât să acopere în totalitate zona circumferențială corespunzând poziției unghiulare deschiderii eliptice 30, care se deplasează unghiular pe măsura rotirii corpului cuptorului 21. Fiecare din jgheaburile ramificate 11B, prin care se alimentează topitura de cupru brut C sunt introduse prin peretele lateral al hotei 31, astfel încât capetele 1 IC ale respectivelor jgheaburi ramificate 11B sunt plasate deasupra deschiderii eliptice 30. Hota 31 și capetele 11C ale jgheaburilor ramificate 11B, prevăzute cu manta de răcire cu apă.

Exemplul 3. Un concentrat de cupru, având următoarea compoziție chimică:

- Cu	22-45%;
-Fe	16-32%;
- S	15-38%;
- SiO2	2-21%;
-Pb	0- 3%;
- Zn	0- 2%;
- As	0- 1%.
este insuflat în cuptorul de topire 1’, prin
sistemul de lănci 5’	împreună cu aerul
îmbogățit și oxigen	și alte adaosuri, cu
următoarele debite:
- concentrate	88 tone/oră;
- silicați	12 tone/oră;
- piatră de var	0,5 tone/oră;
- aer	20400 Nm3/oră;
- 80% oxigen	19900 Nm3/oră.
Topitura are	loc în intervalul de
temperaturi de 1200	... 1250°C. în aceste

condiții concentratele sunt parțial oxidate și topite datorită căldurii generate de oxidare, astfel încât se formează un amestec de mata M, cu un debit de 45 tone/oră și de zgură S cu un debit de 54 tone/oră. Mata M este constituită din sulfură de cupru și sulfură de fier, are un conținut de 67% cupru și are o greutate specifică ridicată, în timp ce zgura S are o greutate specifică redusă, fiind alcătuită din gangă, oxizi de fier și alte scorii. Amestecul de mată M și de zgură S este evacuat prin deschiderea IA a cuptorului 1’ în jgheabul 7Ά și din acesta în cuptorul de separare 2’. în cuptorul de separare 2’, temperatura este menținută în intervalul 1240 ... 1280°C, prin încălzire electrică și masa fluidă de amestec se separă în două straturi nemiscibile de mată M și zgură S, datorită diferenței între greutățile specifice ale acestora. Mata M, separată este evacuată printr-un sifon 2A în jgheabul 7’B și din acesta în cuptorul de convertizare 3’. Zgura S este evacuată din cuptorul de separare 2’ printr-o gură 2B, granulată în apă și eliminată din sistem. în cuptorul 3’ mata M este oxidată în continuare cu aer îmbogățit în oxigen insuflat prin sistemul de lănci 5’, în intervalul de temperaturi de 1200 ... 1250°C, alimentarea oxidantului și a altor adausuri în cuptorul de convertizare 3’, realizându-se cu următoarele debite:

- piatră de var 2,8 tone/oră;

- aer 20200 Nm³/oră;

- 80% oxigen 5800 Nm³/oră.

Ca rezultat al convertizării, sunt produse 9 tone/oră zgură și 35 tone/oră, cupru brut C, cu următoarea compoziție: 98,5 ... 99% Cu, 0,4 ... 0,8% sulf, 0,2 ... 0,5% oxigen. Masa de cupru brut C este evacuată prin deschidereas 3A în jgheabul principal 11A și dirijată spre rafinare. Zgura formată în faza de convertizare are un conținut ridicat de cupru, motiv pentru care, după evacuare din cuptorul de convertizare 3’, printr-o gură de evacuare 3B, respectiva zgură este granulată în apă, uscată, și recirculată pentru topire în cuptorul 1’. Masa de cupru brut C, introdusă în jgheabul principal 11A curge într-unul din jgheaburile ramificate 11B, cu care este racordat jgheabul principal 11A, și în continuare trecând prin deschiderea eliptică 30 corespunzătoare, este introdusă în cuptorul de rafinare respectiv 4\ sau 4’₂. Pe fig. 8 este prezentată poziția rotită a corpului 21, în timpul operației de încărcare (recepție) a șarjei de cupru brut C. După terminarea recepției șarjei, corpul cuptorului 21, este rotit în poziția prezentată pe fig. 9, în care, după cum se poate vedea, gurile de vânt 27, sunt plasate sub nivelul topiturii de cupru brut C. în această poziție, aerul sau aerul îmbogățit în oxigen, este mai intâi insuflat prin gurile de vânt 27, în corpul cuptorului 21, pentru a determina oxidarea cuprului brut C, o perioadă de timp predeterminată, reducând prin aceasta conținutul de sulf al șarjei (parametrii operației de rafinare vor fi prezentați mai jos). în continuare, se alimentează în corpul cuptorului 21, prin gurile de vânt 27, un agent reducător, conținând un amestec de hidrocarbură și aer ca, constituenți principali, pentru reducerea conținutului de oxigen din masa de cupru supusă rafinării, la o valoare prestabilită. Gazele de ardere, produse în timpul operațiilor descrise mai sus, sunt evacuate prin deschiderea eliptică 30, și hota 31, în conducta de gaz de exhaustie, și supuse tratării corespunzătoare. Zgura rezultată din procesul de rafinare, este evacuată prin deschiderea 29. După terminarea rafinării, corpul cuptorului 21 este rotit cu un unghi prestabilit, așa cum se poate vedea pe fig. 10, și cuprul rafinat este evacuat prin deschiderea 28, și turnat în plăci anodice care urmează să fie supuse în continuare rafinării electrometalurgice.

Se prezintă, în continuare, parametrii operațiilor de rafinare.

a) După recepția șarjei în cuptoarele de rafinare 4\ sau 4’₂, operația de oxidare începe când este introdusă cantitate de cupru brut C, de 400 tone. Masa de cupru brut C ce se supune rafinării conține: 98,5 ... 99% Cu, 0,4 ... 0,8% S, 0,2 ... 0,5% O.

b) Temperatura de rafinare: 1180 ... 1250°C.

c) Oxidarea: Cu referire la șarja de 400 tone cupru brut C, aerul este insuflat cu un debit de 3000 m³/oră, prin conductele ce alimentează gurile de vânt 27. Se poate folosi ca oxidant și aer îmbogățit în oxigen, în aceeași proporție ca și în fazele de topire și convertizare precizată mai sus. în aceste condiții conținutul de sulf al șarjei, se reduce la maximum 0,0005%, în timp ce conținutul de oxigen crește la 0,6%.

d) Reducerea: Agentul de reducere folosit este uleiul brut, care este introdus în corpul cuptorului 21, cu un debit de 700 1/oră, împreună cu aerul alimentat cu un debit de 1200 m³/oră. Au loc următoarele reacții:

C (ulei brut) + (l/2)o₂ (în aer)10 -* CO;

CO + O (în cupru) -► CO₂;

2H (în ulei brut) + O (în cupru)-* H₂O.

In faza de reducere, corpul cuptorului 21, este rotit, în sensul precizat maia, astfel încât gurile de vânt 27, prin care se insuflă agentul reducător, să fie sub nivelul topiturii.

e) Duratele fazelor enumerate mai sus sunt următoarele:

recepție : 9,0 la 10,5 h; oxidare : 1,5 la 2,5 h; reducere: 1,5 Ia 2,0 h; turnare : 3,5 la 4,0 h.

Exemplul 4. în acest exemplu se descriu modele tipice de lucru pentru treapta de rafinare în cele două cuptoare de rafinare 4\ și 4’₂ cuprinzând recepția șarjei de cupru brut C, cu referire la graficele din fig. 11 și

12.

Fig. 11, ilustrează cazul în care capacitățile cuptorului de rafinare 4’ și ale cuptorului de convertizare 3’, sunt variabile, în timp masa de cupru brut C este introdus în unul din cele două cuptoare de rafinare (faza a) în celălalt cuptor șarja de cupru brut C, este supusă oxidării, reducerii, turnării și alte operații care însoțesc aceste faze (faza b). în modelul prezentat, oxidarea durează 2 h, reducerea tot 2 h și turnarea 4 h. în plus, sunt necesare 1/2 h pentru curățirea gurilor de vânt între operația de oxidare și operația de reducere, o oră pentru pregătirea turnării, după terminarea operației de reducere și 1/2 h pentru pregătirea cuptorului după turnare, în vederea recepției unei noi șarje de cupru brut C. Ca urmare timpul total necesar pentru oxidare, reducere, turnare și alte operații auxiliare enumerate mai sus, este de 10 h și este identic cu timpul necesar pentru încărcarea șarjei în celălalt cuptor de rafinare, în consecință, nu există timp disponibil între operațiile de curățire după turnarea șarjei și începerea încărcării unei noi șarje, în respectivul cuptor de rafinare.

Fig. 12, ilustrează un model prefabil care poate să fie adoptat, când capacitatea cuptoarelor de rafinare 4’, și 4’₂ este mai mică decât capacitatea cuprului de convertizare 3’.

în acest caz, pentru a optimiza capacitatea de rafinare. în acest caz, oxidarea cuprului întrunul din cele două cuptoare de rafinare 4’, este realizată în paralel cu încărcarea în ultima fază, a celui de al doilea cuptor de rafinare. Mai precis, faza de recepție a cuprului brut C, într-unul din cuptoarele de rafinare 4’ este completată în 8,5 h, în timp ce fazele oxidarecurățire după turnare, în celălalt cuptor de rafinare 4’, durează 10 h. în aceste condiții timpul de lucru poate să fie economisit prin suprapunerea operației de oxidare într-unul din cuptoarele de rafinare 4’, cu o parte din operația de încărcare a celuilalt cuptor de rafinare 4’. Aceste operații de oxidare și încărcare menționate, sunt realizate după ce pozițiile corpurilor 21 ale respectivelor cuptoare 4’, sunt deplasate în mod corespunzător (după cum este reprezentat pe fig. 8 și 9). în modelul de lucru ilustrat, oxidarea și recepția masei de cupru brut C, sunt realizate în paralel, ceea ce face ca timpul efectiv de rafinare să fie redus prin această suprapunere. De aceea, capacitatea cuptoarelor de rafinare 4’ este mărită, fiind mărite concomitent și celelalte capacități, aceasta conducând la creșterea întregii capacități de producție. Timpul în ore reprezentat pe graficele din fig.

și 12, sunt modele ce corespund operațiilor din faza de rafinare, ele depinzând de numărul și capacitatea cuptoarelor de rafinare 4’ și de timpul prestabilit de desfășurare a operațiilor în aceste cuptoare. în plus, deoarece timpul de suprapunere al operațiilor de oxidare și recepție a șarjei de cupru brut C, trebuie determinate capacitățile de rafinare pentru determinarea vitezei de producție, în condițiile invenției.

Cum s-a descris mai sus, procesul pirometalurgic, conform invenției, se desfășoară în flux continuu, transportul masei de cupru brut C realizându-se de la cuptorul de convertizare 3’ la unul din cuptoarele de rafinare 4’, prin sistemul de jgheaburi 11, ce definește trecerile directe pentru masa de cupru brut C, în stare fluidă. Ca urmare instalația nu cuprinde cuptoare melajoare, consumatoare de energie pentru încălzire. De asemenea, nu mai sunt necesare oale de turnare, și macarale pentru transport, motiv pentru care aria necesarăpentni amplasarea instalației, este mai redusă și mult mai mici costurile de investiție. Trebuie menționat, de asemenea, că prin faptul că masa de cupru brut C, este transportată direct de la cuptorul convertizor 3’, în cuptoarele anod 4’, prin sistemul de jgheaburi 11, cuprul brut C este în condiții ermeticizate în timpul acestui transport. De asemenea, se produc foarte puține noxe de bioxid de sulf și de vapori metal;ici și ca urmare se poate preveni poluarea mediului ambiant, cu eficiență. Totodată, variațiile de temperatură ale masei de cupru brut C, pot să fie minimalizate.

De precizat că, deoarece operațiile de oxidare în primul cuptor de rafinare 4\ și de încărcare a celui de al doilea cuptor de rafinare 4’₂ sunt realizate în paralel, capacitatea de rafinare este mărită, ca urmare, și chiar dacă respectiva capacitate este predeterminată, capacitatea de rafinare poate să facă față variațiilor capacității fazelor anterioare. Trebuie menționat, de asemenea, că în faza de oxidare a cuptoarelor de rafinare 4’, gazul de oxidare este insuflat în corpul 21 a respectivelor cuptoare, când adâncimea gurilor de vânt 27, în raport cu suprafața topiturii, este reglată, prin rotirea corpului cuptorului

21. în consecință, gazul de oxidare, poate să reacționeze efectiv cu topitura de cupru, deci oxidare poate să fie realizată în mod eficient, chiar în faza de început, când cantitatea de cupru existentă în corpul cuptorului 21, este mică. Ca oxidant se folosește de regulă aer îmbogățit în oxigen, deoarece bilanțul termic și reactivitatea oxidării pot să fie controlate în condiții optime, astfel încât productivitatea poate să fie mărită în mod considerabil.

Claims (3)

1. Revendicări

   1. Procedeu pirometalurgic continuu de separare a cuprului din concentrate sulfuroase, prin topire oxidantă, separarea matei rezultate prin topire de zgură, sub insuflare de oxigen, convertizarea matei în condiții oxidante, operații care se desfășoară în condiții de temperatură de 1200 ... 1280°C, rezultând un cupru brut 98,5 ... 99% puritate, care se supune rafinării, în intervalul de temperaturi de 1180 ... 1250°C, prin oxidare, insuflând aer îmbogățit în oxigen, în aer reglat, pentru reducerea conținutului de oxigen al șarjei, la sub 0,0005%, urmată de reducere, prin insuflarea unor agenți reducători uzuali, în debit reglat, pentru reducerea sub 0,2% a conținutului de oxigen al șarjei, îmbogățit în faza de oxidare la circa 0,6% și de turnare în plăci anodice, de formă și dimensiuni predeterminate, caracterizat prin aceea ca, se alimentează masa de cupru brut (C), direct prin intermediul unui ansamblu de jgheaburi (11), , din cuptorul de convertizare (3’), în unul din cele două cuptoare de rafinare (4\ sau 4’₂), cu funcționare în paralel, cu care este prevăzut ansamblul instalației în care se desfășoară procesul continuu, secvențele fazelor de recepție a șarjei și respectiv de desfășurare a operațiilor de oxidare, reducere, turnare și pregătirea pentru recepția unei noi șarje, succesiv în fiecare din cele două cuptoare de rafinare, (4\ și 4’₂), fiind determinată de duratele respectivelor operații și de capacitățile celor două tipuri de cuptoare, respectiv de convertizare (3’) și de rafinare (4\ și 4’₂), ce trebuie corelate în mod corespunzător, pentru asigurarea continuității procesului.
2. 2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, un ciclu complet de prelucrare a șarjei de cupru brut (C), cuprinde 9 la 10,5 h, durata recepției șarjei în faza de rafinare, 1,5 ... 2,5 h oxidarea, 1,5 ... 2,0 h reducerea și 3,5 ... 4,0 h turnarea și în funcție de diferența de capacitate între cuptorul 5 de convertizare (3’) și cuptoarele de rafinare (4\ și 4’₂), operațiile de recepție a șarjei în primul din cele două cuptoare de rafinare menționate (4\ și 4’₂) și de desfășurare a fazelor succesive de radinare în cel de al doilea, se suprapun sau nu în cadrul procesului continuu.
3. 3. Procedeu, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că, în faza de oxidare a rafinării, se folosește ca oxiudant aerul îmbogățit în oxigen, într-un procent uzual.