SE410199B - Forfarande for utvinning av metaller ur oxiderade malmer eller koncentrat som even innehaller jern - Google Patents

Description

.. .www-'u-s. e- - _ v31eazu-2 temperatur under_deras smältpunkt, vilket resulterar i reduktion av nickeloxiden och eventuellt en del av järnoxiden till det metalliska tillståndet.

De "kalcinerade" agglomeraten till vilka icke-pulvriserat kol- innehâllande bränsle kan vara tillsatt, tillföres därefter en.roteran- de smältugn, uppvärmd av brännare till en temperatur av 1450 till 155006. Detta resulterar i bildning av en flytande järn-nickellegering och en likaledes flytande slagg, vilken avskiljes genom dekantering.

Genom olika val av de kvantiteter av kolhaltiga reduceringsmedel, som skall tillsättes de “kalcinerade" agglomeraten, kan man åstadkom- ma mer eller mindre reducerande betingelser.

Detta förfarande är komplicerat därför att det kräver två olika g ugnar, en för kalcinering av agglomeraten och en för smältning, där smältugnen är av den roterande typen för att underlätta omrörningen. Ã andra sidan är det svårt att påverka sammansättningen.av den erhåll- na metallen annat än genom kolinnehållet i agglomeraten, därför att modifiering av den förhärskande atmosfären i den roterande ugnen har, liten eller ingen effekt, beroende på den dåliga kontakten mellan dens na atmosfär och badet. É Vid ett annat känt förfarande (franska patentskriften 2 020 720) I agglomereras först malmen med kol, varefter agglomeraten släpps nedåt, först genom en karboniseríngskammare, vars väggar har öppningar genom vilka de producerade flyktiga materialen bortgår, och sedan genom hu- vudkammaren i en schaktugn.

Detta förfarande har uppenbarligen fördelen av att vara enkelt.

I det fall där det är önskvärt att kontrollera sammansättningen av metallen och slaggen med en viss grad av precision, är det emellertid endast möjligt att påverka sammansättningen.genom den förhärskande D atmosfären vid ugnens botten inom snäva gränser, utöver vilka det är stor risk för en stark reducering av temperaturen.

En olägenhet, gemensam för alla dessa förfaringssätt, är att de saknar flexibilitet och är svåra att utföra på ett sådant sätt att de säkrar optimalt utbyte i ekonomiskt hänseende. Detta optimala utbyte måste uppnås med hänsynstagande särskilt till det faktum att det finns ett visst förhållande mellan sammansättningen av metallbadet och sam- ¿ mansättningen.av slaggen samt det faktum att renheten hos metallen kan förbättras om man accepterar högre förluster i slaggen.

I de franska patenten 353 029 och 586 539 har det föreslagits att man skall påverka sammansättningen av den erhållna metallen genom - »_ 1.- t.. and-ann» ._ 73108311-2 tillsättning av järn eller järnmalm till smältan, men olyckligtvis minskade dessa tillsatser inte på något sätt bristen på flexibilitet, vilket utgör en olägenhet hos de konventionella förfarandena.

Man kan särskilja tre operationer som försiggår successivt under reduktionen, nämligen 1) reduktion av alla oxiderna av den valda metal- len och litet oxid av oönskade mer oxiderbara metaller (t.ex. järn), 2) värmealstringen för att smälta den reducerade metallen och 3) jus- tering av innehållet i metallbadet och slaggen till de önskade nivåer- na genom reoxidering av den oönskade metallen. _ Det är uppenbart att det inte är lätt att erhålla en hög grad av flexibilitet om dessa tre förlopp interfererar med varandra eller be- stäms av samma parametrar.

Konventionella framställningssätt använder kol tillfört till ugns-_ uppsättningen som reduceringsmedel i den första behandlingsoperationen och som bränsle i den andra. Ä andra sidan tillföres en syreinnehål- lande gas vanligen vid bottnen av ugnen och deltager i den andra opera-I tionen för att understödja förbränningen, och i den tredje operationen 1 som oxideringsmedel. De tillförda kvantiteterna av kol och syre be- stäms huvudsakligen av den temperatur som skall uppnås, och betingel- serna är nödvändigtvis av starkt reducerande natur i den första opera- tionen och av starkt oxiderande natur i den andra operationen, vilket förklarar svårigheterna med att hålla sammansättningen av metallen och slaggen inom de valda gränserna.

Vid förfarandet enligt uppfinningen.användes olika medel för var- dera av operationerna. För den första reduceringsoperationen har man ' utnyttjat iakttagelsen att i ett agglomerat innehållande både kol och metalloxiderlmetalloxiderna reduceras av kolet oberoende av typen av den atmosfär som omger agglomeraten. För den andra operationen använ- des sådana apparater som förbränningskammare, vilka producerar högtem- ' peraturgaser som i det närmaste är neutrala till sin sammansättning vid utsidan av den zon, där malmen befinner sig. För den tredje opera- tionen användes en kontrollerbar injektion.av syreinnehållande gas.

Ett förfarande av detta slag har en mycket högre grad av flexibi- litet än.konventionella förfaranden på grund av det faktum att kvan- titeten av den malm som tillföres med kolet kan fixeras med hänsyn tagen endast till sammansättningen av denna malm, varvid den motsvarar den.kvantitet som behövs för att reducera den önskade metalloxiden med endast ett litet överskott för att säkra att reduktionen fullföl- jes på alla punkter. Tillförseln till förbränningskammaren regleras så 1310834-2 i 4 att man erhåller den nest gynnsamma användningen av energin, oberoende av samnan- sättrningen av den i ugnen förhärskande aünosfären. De kvantiteter syre som senare tillföres beräknas endast med hänsyn tagen till kvaniiteten och renheten hos den önskade metallen I sfirferenaet enligt uppfinningen via vilket eggialeiet innehållande minnen eller konoentratet och ett reduøeringsxtedel införs och upphettas i en schaktugn i närvaro av heta gaser till en tenperatur överstigande för den önskade rtetallen, ett bad av den flytande metallen :innehållande en ringa mängd järn och en slagg” innehållande en ringa mängd av netallen erhålles i bottnen av ugnen, och badet separeras från slaggen, k ä n n e t e c k n a s av att agglcxnemterx består av náneral eller koncentrat i intim blandning ned kol i tillräcklig rnängd för att under reduktionen all oxid av den önskade netallen och något av jämozddexi skall reduceras av kolet, varvid redzküonen sker oberoende av den atnosfär som anger agglomeraten, att utanför ugnen alstrad gas ned hög tenperatur och ned en i det nännaste neutral sanrnansätüiixxg tillförs ugnen för att tillföra allt det värne san erfordras för att smälta den reducerade netallen, och att halten av netaller i ne- tallsxnältan och i slaggen regleras till önskade värden under reozcidation av den oönskade metallen genom kontrollerad injektion av syreinnehållande gas.

För franställniixg av agglomeraten använder man företrädesevis ett bindemedel, vars sarmlansäthuing härleds från den erforderliga slaggens genom avskiljning av i malnen eller koncentratet närvarande bergarter. i lflankan, om så önskas, tillföra ugnsuppsätüiingen en liten kvantitet av förång- ningsbara ämnen i stora portioner för att håligheter i massan, ïvilka be- fordrar gascirlculatiorxeri. Icke pulverforrniga kolirmehållande bränslen kan användas för detta ändamål, an de används i små proportioner i föfilâllande till hela upp- sätiningen. ~ De heta gaserna framställs ned fördel i förbränningskazmere utrustade ned brännare och placerade på utsidan av ugnen. Syreirmehållet justeras nedelst av nun- stycken tillförd konprinerad luft eller syrgas, vilka munstycken leder antingen in :L förbränningskamnaren eller in i ledningen som förbinder förbränningskanneren ned ugns- schaktet eller direkt in i ugnen.

Agglornåraten uipfiiettas i den övre delen av ugnen och, när terrperatueren är till- :äcklig (80011 eller högre eller lägre, beroende på metallen), börjar reaktionen nellan kolet och oxidenxa. All netall ochnâgot av järnet reduceras till det netalliska till- ståndet oberoende av den förhärskande atmosfären i denna del av ugnen. Detta beror på atti varje agglomerat reaktionen nellan kolet och oxiden åstadkonner en utveckling av gaserna CO och C132, vilka dirigeras mot utsidan och sålunda isolerar det inre från den angivande aümsfären.

IL de lägsta zonerna, där temperaturen är högre, börjar smältningan öchiiåfiföljs särskilt av bildningen av smådroppar av smält metall, 5 1310834-2 vari också järn finns. Beroende på typen av den förhärskande atmosfä- ren i denna zon undergår järnet sedan selektiv oxidation, varigenom den återgår till oxidtillståndet i större eller mindre utsträckning.

Beroende på den begränsade storleken av dessa smådroppar erhålles den kemiska jämvikten innan smådropparna har fallit till bottnen av ugnen. På detta sätt är det möjligt att mycket lätt reglera operatio- nen antingen för att åstadkomma en högren metall eller ett minimalt svinn i slaggen eller ett medelresultat motsvarande ett ekonomiskt optimum.

En särskilt gynnsam tillämpning av uppfinningen är när den redu- cerade malmen är ett koncentrat som erhållits genom segringsförfaran- det. Detta därför att koncentrat av detta slag normalt består av en kärna innehållande kolet och järnoxiden och av ett perifert lager av den önskade metallen, oxideras i större eller mindre utsträckning.

Framställning av agglomeraten involverar endast agglomerering av des- sa koncentrat, vilka förekommer i form av extremt fina partiklar (60 micron) tillsammans med ett bindemedel. _ Vid användning av så kallade "Torco" kopparinnehållande koncen- trat, vilkas sammansättning är - 55 till 80 % koppar, av vilket en del ibland är oxiderat, resten är metaiiiskt, å - 2 till 15 s? 1:01, _ - 2 till 20 % järnoxid, framför allt Fe3O¿, - resten: varierande bergarter kan processen.utföras som följer: l) Agglomerering av koncentratet tillsammans med ett bindemedel, vars sammansättning och kvantitet beräknas på ett sådant sätt att smältningen av agglomeraten producerar från lO till 60 kg slagg per 100 kg koppar, varvid denna slagg innehåller 15 till M5 % Si02, 10 till 35 z cao + Mgo, o till 30 % A12o3, och 20 1-.111 60 % Feo; 2) behandling av agglomeraten i en vertikal ugn vid en temperatur över kopparens smältpunkt i närvaro av heta gaser, vilkas flödeshas- tighet och sammansättning beräknas på så sätt att överskottet av syre efter förbränningen av kolet i uppsättningen lämnar 0,2 till 2 % av kopparen i oxiderad form och en kvantitet av järn som belöper sig till mellan 1 och 5 % av vikten av kopparen i metallisk form. 3) separering av den flytande metallen och den flytande slaggen.

Gränserna för kvaliteten och kvantiteten hos slaggen svarar mot 731* 01834-2 6 å ena sidan det faktum att slaggen skall vara tillräckligt smältbar för att tillåta lämplig separation genom dekantering och, å andra si- dan, behovet av att ha minsta möjliga kvantitet slagg.

Beräkningar visar att, vid jämvikt, koppar och järninnehâllet i metallen, (Cu)m och (Fe)m, och i slaggen, (Cu)s och (Fe)S, alla sam- manhänger genom följande relation vid en temperatur T: (Cu)s - (Fe)m 2 = K(T) (Cu)m - (Fe)s där K är en konstant beroende endast av T, (Cu)m är approximativt lika med l, (Fe), = % där Fe/Cu är förhållandet mellan innehållen i koncentratet och L är kvantiteten slagg baserad på den producerade kopparens vikt.

Kopparförlusten i slaggen PCu, baserad på den producerade metallen, är lika med (Cu)s - L.

Därav följer att PCu ' (Fe)m = K Fe/Cu Erfarenheten.har i själva verket visat att för koncentrat med ett Fe/Cu-värde av 0,17 värdena är som följer: (Fe)m % (Cu)s % PCu % 5 0,5 0,16 3,5 0,7 0,23 3 0,8 0,27 l e 2,5 O.,8 0,5 5 1,6 I enlighet därmed finns för varje givet koncentrat ett område av beting- elser för körning av ugnen under vilka det är möjligt att erhålla de önskade resultaten. Betingelser av en ytterst oxiderande natur eller yt- terst reducerande natur resulterar i avsteg från den gynnsamma zonen an- tingen genom en ökad förlust av koppar eller genom en ökad koncentra- tion av järn i metallen.

Bredden av området och värdet av produkten (Fe)m . PCu regleras av koefficienten K, vilken varierar som funktion av temperaturen. Det är fördelaktigt att upprätthålla lägsta möjliga temperatur fastän slag- 7310834-2 gens viskositet sätter en gräns i detta avseende, därför att den måste vara tillräckligt låg för att säkra effektiv separation av den från ugnen utströmmande metallen.

I praktiken.möjliggör slagg med den tidigare specificerade sam- mansättningen att man kan erhålla gynnsamma resultat med de vanliga "TORCO"-koncentraten.

Som exempel behandlades ett "TORCO"-koncentrat med följande pro- centuella sammansättning: Cu Fe C 0 As Mn SiO2 CaO 69,8 12 M 6,5 l 0,2 Ä,5 0,5 Al2O3 hgO S Cl 0,8 0,1 0,5 0,1 Dessa koncentrat agglomererades genom tillsats av bentonit innehållan- de 60 % sioz ooh 18% Al2o3, ooh nyaralisk kalk innehållande 23 % S102 och 60% CaO, i kvantiteter av 2,5 kg resp. 5 kg per 100 kg koncentrat.

Agglomeraten, 10 till 25 mm i diameter, torkades och tillfördes sedan överst i en.vertikal ugn.

Denna ugn (jfr. ritningen) innefattar en beskickningstratt 1; ett rektangulärt schakt 2, som är 3,75 m högt och 5m x lm i sektion och vars väggar bildas av tankar 3, vari vatten cirkulerar; en botten M som uppbäres av en stödanordning och på vilken tankarna vilar, när ugnen är i operation (härden har en beklädnad av krom-magnesium); tio förbränningskammare 5 mynnande i ugnen, vilka förutom med en brännare 6 är utrustade med ett sidoinlopp för tillsatsluft 7.

Kbpparen och slaggen samlas tillhopa i en täckt och värmeisolerad förhärd, där de dekanterar.

Slaggen samlas genom en kontinuerlig överströmning, metallen av- lägsnas genom avtappning med några timmars mellanrum.

Ugnen tillförs agglomerat med en hastighet av 8 t/h med 70 - 80 mm:s koksklumpar tillförda med en hastighet av 0,% t/h.

Förbränningskamrarna förbränner vardera 50 kg bränsle per timme och erhåller vardera 800 m3 luft per timme, vilket motsvarar ett över- skott av luft på 60 %.

Den avtappade metallen innehåller huvudsakligen 96 % koppar, 3 % järn och l % arsenik. Den har karaktären av blästerkoppar och tillfö- res en anodsmältugn.

Slaggen, som produceras i en takt av 40 kg per 100 kg metall, har ' följande sammansättning: Feo 53,5%, slog 27,5%, cao l3,5%, Al2o3 5%, Mgo o,5%, ou o,7%.

Claims (3)

1. vz1oazu-2 É 8 IPATENTKRÄV L. Förfarande för behandling av malmer eller koncentrat inne- hållande järn och en önskad metall mindre oxiderbar än järn och åt- minstone delvis i oxiderad form, varvid agglomerat innehållande malmen ' eller koncentratet och ett reduceringsmedel införs och upphettas i en schaktugn i närvaro av heta gaser till en temperatur överstigande smält- punkten för den önskade metallen, ett bad av den flytande metallen inne- hållande en ringa mängd järn och en slagg innehållande en ringa mängd av metallen erhålles i bottnen av ugnen, och badet separeras från slag-¿ gen, k ä n n e t e c k n a t av att æ¶flomeraten består av mineral eller koncentrat i intim blandning med kol i tillräcklig mängd för att under reduktionen all oxid av den önskade metallen och något av järnoxiden skall reduceras av kolet, varvid reduktionen sker oberoende av den at- mosfär som omger agglomeraten, att utanför ugnen alstrad gas med hög _temperatur och med en i det närmaste neutral sammansättning tillförs ugnen för att tillföra allt det värme som erfordras fiör att smälta den reducerade metallen, och-att halten av metaller i metallsmältan och i slaggen regleras till önskade värden under reoxidation av den oönskade metallen genom kontrollerad injektion av syreinnehållande gas.
2. 2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att till den nedre delen av ugnen samtidigt tillförs heta gaser från externa förbränningskammare och luft och/eller syre.
3. 3. Förfarande enligt krav l för behandling av kopparkønoentrat er- hållna genom segrnngsprocessen, k ä n n e t e c k n a t av följande steg. - Agglomering av koncentratet med ett bindemedel, vars sammansättning och kvantitet beräknas på ett sådant sätt att smältningen av agglome- ratet producerar 10 till 60 kg slagg per 100 kg koppar, varvid denna slagg innehåller 15 till 45 % Si02, 10 till 35 % CaO + MgO, 0 till 30% Al203 och 20 till 60 % FeO. 9 77310834-2 - Behandling av agglomeraten i en schaktugn vid en temperatur över kopparens smältpunkt i närvaro av heta gaser, vilkas tillförsel- hastighet och sammansättning beräknas på ett sådant sätt, att över- skottet av syre resulterar i att koppar till en mängd av 0,2-2 % kvarlänlnas i oxiderad form, och järn till en mängd av 1-10 % av kopparens vikt kvarlämnas i metallisk form. - Separering av den flytande metallen och den flytande slaggen. ANFÖRDA PUBLIKATIONER : Frankrike 2 020 720 (C218 11/00) US 2 879 158 (75~82), 3 148 974 (75~72), 3 473 918 (75-74)