DD238398A5 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen pyrometallurgischen verarbeitung von kupferbleisteinen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen pyrometallurgischen Verarbeitung von Kupferbleisteinen mit im Verhaeltnis zu Kupfer hohem Bleigehalt sowie die zur Durchfuehrung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung. Ziel ist es, den Energieverbrauch zu senken, eine Wiederverwertung von Zwischenprodukten zu ermoeglichen, die anfallenden Schlacke- und Zwischenproduktmengen zu verringern, die Umweltbelastungen zu reduzieren und den Raffinationseffekt zu verbessern. Die Aufgabe besteht darin, eine wirtschaftliche Verfahrensweise zu ermoeglichen. Als Loesung wird ein Verfahren vorgeschlagen, das in kontinuierlich aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten a) in einer Prozessstufe fluechtige Bleikomponenten in einen Flugstaub ueberfuehrt und ein fluessiger Stein mit reduziertem Bleigehalt sowie metallisches Blei in Form einer kupferhaltigen Bleilegierung erzeugt, b) in einer weiteren Prozessstufe aus dem gemaess Stufe (a) erzeugten fluessigen Stein eine sauerstoffreiche Konverterschlacke und ein Konverterkupfer mit einem Bleigehalt von weniger als 1 Gew.-% gebildet und im Stein vorhandene verfluechtigbare Verunreinigungen in Flugstaub ueberfuehrt und c) in einer dritten Prozessstufe das Konverterkupfer durch Ein- oder Aufblasen von freien Sauerstoff enthaltendem Gas raffiniert. Fig. 1
Description
Hierzu 2 Seiten Zeichnungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen pyrometallurgischen Verarbeitung von Kupferbleisteinen mit im Verhältnis zu Kupfer hohem Bleigehalt sowie die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung.
Kupferbleisteine sind bekanntlich Zwischenprodukte der Kupfer- bzw. Bleimetallurgie. Die chemische Zusammensetzung dieser Kupferbleisteine schwankt in erheblichem Maße in Abhängigkeit von den eingesetzten Primärrohstoffen, beispielsweise in den Grenzen Kupfer 15 bis 50%, Blei 10 bis 60%, Eisen 0 bis 30%, Schwefel 0 bis 25%. Zusätzlich können wechselnde Gehalte an z. B. Arsen, Antimon, Zinn und Nickel in diesen Steinen enthalten sein.
In der üblichen Verarbeitungsweise des Standes der Technik werden kupferarme Kupferbleisteine mit Gehalten unter 35% Kupfer durch eine gemeinsam mit Kupferträgern, wie kupferreiche Schlacken, durchgeführte Schmelzbehandlung auf Kupfergehalte um 45% aufkonzentriert. Dieser Prozeß wird im allgemeinen im Schachtofen durchgeführt. Es fällt dabei neben dem aufkonzentrierten Kupferbleistein unter anderem auch Werkblei an, welches der Werkbleiraffination zugeführt wird. Der aufkonzentrierte Kupferbleistein, der etwa 12 bis 18% Blei enthält, wird chargenweise in Pierce Smith. Konvertern zu Konverterkupfer verblasen. Dabei werden vor allem Blei und Eisen nach Oxydation mit Luftsauerstoff durch Zusatz von Kieselsäureträgern in eine Konverterschlacke übergeführt. Nur ein Teil des Bleis (etwa 20%) und ein Teil weiterer flüchtiger Stoffe geht in den Flugstaub des Konverters über. Mit einer derartigen Verarbeitungsweise sind entscheidende Nachteile verbunden, wie hoher Verbrauch an fossilen Energieträgern, z. B. Koks für den Schachtofenprozeß, aufwendige Möllervorbereitung am Schachtofen, Auftreten SO2-armer und nicht zur Schwefelsäureerzeugung verwertbarer Abgase, Verzettelung der Verunreinigungen des Kupferbleisteines, z. B. Blei, Arsen, auf die verschiedenen Zwischenprodukte des Schachtofens und des Konverters, diskontinuierlicher Betrieb des Konverters, Umweltschutzprobleme durch Staub- und Gas-Emissionen im Bereich von Schachtofen und Konverter.
In der Kupfermetallurgie sind des weiteren verschiedene Verfahren zur kontinuierlichen Rohkupfererzeugung aus primären Rohstoffen bekannt, in denen als Ausgangsmaterialien sulfidische Kupfererze bzw. -konzentrate mit im Vergleich zum Kupfergehalt sehr geringen Gehalten an Verunreinigungen, wie z. B. Blei, Arsen, Antimon, verwendet werden. Neben wirtschaftlichen, energetischen und verfahrenstechnischen Vorteilen wird mit allen kontinuierlichen Prozessen auch eine entscheidende Verbesserung des Umweltverhaltens angestrebt (Engineering and Mining Journal 173 [8]; Journal of Metals 16 [5], Seiten 416-420; Journal of Metals 24 [4], Seiten 25-32). Aus DE-OS 2941 225 ist ein kontinuierliches Verfahren zur pyrometallurgischen Gewinnung von Kupfer aus sulfidischen Erzen oder Konzentraten bekannt, wobei die Erze zu Stein und Primärschlacke geschmolzen und der Stein zu Blister-Kupfer und Konverterschlacke konvertiert werden. Zur Verminderung der Kupferverluste in Schlacken und insbesondere Primärschlacken wird der Schmelzprozeß mit hohem Sauerstoffüberschuß durchgeführt und ein Stein und eine Primärschlacke mit relativ hohem Kupfergehalt erhalten, während das in der Primärschlacke und Konverterschlacke enthaltene Kupfer durch Reduktion gewonnen wird. Das Verfahren ist nicht auf kupferarme Erze ausgerichtet, und insbesondere können keine hoch bleihaltigen Kupferbleisteine verarbeitet werden.
Gemäß dem aus DE-AS 1922599 bekannten Verfahren zur Gewinnung von Kupfer aus kupfersulfidhaltigen Materialien wird das insbesondere beträchtliche Mengen Nickel enthaltende Schmelzbad bei Temperaturen über 1300 °C in kräftiger Turbulenz gehalten und nach Verflüchtigung eines Teils der Verunreinigungen oxydativ verblasen und das Kupfersulfid in flüssiges Kupfer übergeführt und weiter raffiniert. Abgesehen von einem Ni-Gehalt bis zu ca. 14% werden in den Beispielen der Vorveröffentlichung für die Verunreinigungen Se, As, Bi, Pb jeweils Höchstgehalte bis zu max. 0,2% genannt. Im vorbekannten Verfahren kommt es entscheidend auf die Kontrolle und Einstellung eines bestimmten Kupfer/Nickel-Verhältnisses an, um Arsen wirksam beseitigen und die Edelmetelle wirksam in der mit derflüssigen Steinphase unmischbaren Metallphase konzentrieren zu können. Eine kontinuierliche Arbeitsweise ist nicht/offenbart, und es werden keine Kupferbleisteine eingesetzt.
Ziel der Erfindung ist es, den Energieverbrauch zu senken, eine Wiederverwertung von Zwischenprodukten zu ermöglichen, die anfallenden Schlacke- und Zwischenproduktmengen zu verringern, die Umweltbelastungen zu reduzieren und den Raffinationseffekt zu verbessern.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur kontinuierlichen pyrometallurgischen Verarbeitung von Kupferbleisteinen einer Zusammensetzung von 15 bis 50% Kupfer, 10 bis 60% Blei, 10 bis 25% Schwefel, 0 bis 30% Eisen und üblichen Verunreinigungen zu schaffen, das die Aufarbeitung der Kupferbleisteine mit im Verhältnis zu Kupfer hohem Bleigehalt in wirtschaftlicher Weise ermöglicht.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung zu schaffen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in kontinuierlich aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten
a) in einer Prozeßstufe unter reduzierenden, neutralen oder oxydierenden Bedingungen bei Temperaturen über 1 2500C und unter hoher Turbulenz des Schmelzbades flüchtige Bleikomponenten und ggf. andere verflüchtigbare Inhaltsstoffe verdampft werden und in einen Flugstaub überführt werden und ein flüssiger Stein mit weniger als 20Gew.-% Blei sowie metallisches Blei in Form einer kupferhaltigen Bleilegierung erzeugt werden,
b) in einer weiteren Prozeßstufe durch Ein-oder Aufblasen von freien Sauerstoff enthaltendem Gas bei Temperaturen über
1 2500C aus dem gemäß Stufe (a) erzeugten flüssigen Stein koexistierend eine sauerstoffreiche Konverterschlacke und ein Konverterkupfer mit einem Bleigehalt von weniger als 1 Gew.-% gebildet werden und gleichzeitig die in dem Stein noch vorhandenen verflüchtigbaren Verunreinigungen weitgehend in einen Flugstaub überführt werden und
c) in einer dritten Prozeßstufe das weniger als 1 Gew.-% Blei und weitere Verunreinigungen, wie Nickel, Arsen, Antimon, enthaltende Konverterkupfer durch Ein- oder Aufblasen von freien Sauerstoff enthaltendem Gas raffiniert wird, wodurch die Verunreinigungen durch selektive Oxydation unter Zusatz von Schlackenbildnern verschlackt werden und ein vorrafiniertes Kupfer entsteht.
Somit umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die kontinuierlich aufeinanderfolgenden Teilschritte: Einschmelzen und Behandeln des Kupferbleisteines, Verblasen des behandelten Kupferbleisteines und Raffination des entstandenen Konverterkupfers.
Die in den Prozeßschritten bestimmten thermodynamischen Größen sind die Temperatur und der Sauerstoffpartialdruck. Die Temperatur wird durch den Eintrag an Brennstoff und die Reaktionswärme der metallurgischen Reaktion bestimmmt. Der erforderliche Sauerstoffpartialdruck wird durch Vorgabe der Brennstoff/Sauerstoff-Verhältnisse eingestellt. Zur Verbesserung der Verdampfungskinetik bzw. des Stoffaustausches wird insbesondere im Einschmelzprozeß eine hohe Badturbulenz herbeigeführt.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von Kupferbleisteinen der Zusammensetzung 15 bis 50% Cu, 10 bis 60% Pb, 10 bis 25% S, O bis 30% Fe und üblichen Verunreinigungen ausgegangen. In der Regel liegt das Gewichtsverhältnis von Kupfer zu Blei zwischen 1:1 und 3:1.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird bei eisenhaltigen Kupferbleisteinen das Eisen während des Einschmelzprozesses durch Ein- oder Aufblasen von freien Sauerstoff enthaltendem Gas oxydiert und durch Zusatz von CaO-Trägern in eine Kalkferritschlacke mit etwa 10 bis 20Gew.-% CaO überführt.
Bei eisenarmen Kupferbleisteinen werden die zum Schmelzen und Überhitzen des Kupferbleisteines verwendeten Brennstoffe neutral oder reduzierend verbrannt, und die für die Verflüchtigung von Verunreinigungen notwendige Badturbulenz wird durch Ein- oder Aufblasen eines inerten Gases erzeugt.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird im Schmelzprozeß ein teilentbleiter Stein einer der im Zustandssystem Kupfer-Blei-Schwefel vorhandenen Mischungslücke entsprechenden Zusammensetzung und eine
koexistierende metallische Legierung mit Bleigehalten über 50Gew.-% gewonnen wird und die beiden Phasen getrennt voneinander abgezogen werden. Der bei der Raffination des Konverterkupfers entstehenden Schlacke werden oxidische Verbindungen, wie SiO2, В2Оз, zugesetzt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine entscheidene Verbesserung im Verarbeitungsgang der Kupferbleisteine erreicht und eine Reihe von Vorteilen erzielt:
1. Die Verarbeitung der Kupferbleisteine erfolgt kontinuierlich.
2. Die im Kupferbleistein enthaltenen verflüchtigbaren Komponenten, insbesondere das Blei, werden im wesentlichen gezielt in einen Flugstaub übergeführt.
3. Ein Teil des vorlaufenden Bleis wird in Form einer bleireichen Legierung aus dem Prozeß ausgeschleust und kann direkt der Werkbleiverarbeitung zugeführt werden.
4. Im Vergleich zum herkömmlichen Prozeß fallen geringere Schlacken- und Zwischenproduktmengen an.
5. Die SO2-haltigen Abgase können vollständig zur Schwefelsäureerzeugung verwendet werden.
6. Das raffinierte Konverterkupfer wird mit Bleigehalten unter 0,5%, vorzugsweise unter 0,2%, ausgetragen. Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung umfaßt folgende Aggregate:
a) ein Einschmelzaggregat, bestehend aus einem Schachtteil und einem damit verbundenen Herdteil mit Mitteln zum kontinuierlichen Zuführen des zu schmelzenden Kupferbleisteins, mit mindestens einem Brenner sowie mit Mitteln zum kontinuierlichen und regelbaren Zuführen von Brennstoff, freien Sauerstoff enthaltendem Gas und Spülgas und mit Mitteln zum getrennten Abziehen von behandelter Steinschmelze, Schlacke, bleireicher Kupferlegierung und Abgas;
b) einen Ofen zum Verblasen von behandelter Steinschmelze zu Konverterkupfer, mit Vorrichtungen zur Zufuhr von Steinschmelze aus dem Schmelzaggregat sowie zur Zufuhr von Reaktionsmittel und mit Öffnungen zu getrennten Abziehen von flüssigem Konverterkupfer, flüssiger Konverterschlacke und Abgas;
c) einen Raffinationsofen für das Konverterkupfer mit Einrichtungen zum Zuführen von flüssigem Konverterkupfer sowie von Reaktionsmitteln und Öffnungen zum getrennten Abziehen von Raffinationsschiacke und gereinigtem Konverterkupfer und Abgas.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1: in schematischer Darstellung ein Einschmelzaggregat;
Fig. 2: in schematischer Darstellung einen Ofen zum Verblasen von behandelter Steinschmelze zu Konverterkupfer; Fig. 3: in schematischer Darstellung einen Raffinationsofen für das Konverterkupfer.
Das erfindungsgmäß.e Verfahren wird nachfolgend anhand der schematischen Figuren eines beispielhaften Ofenaggregats näher beschrieben.
Vorgebrochener Kupferbleistein 3, beispielsweise der Zusammensetzung 42% Cu, 40% Pb, 16% S, wird über gasdichte Chargierverschlüsse 4 in den Schacht 2 des Einschmelz- und Verflüchtigungsofen der Fig. 1 eingegeben. Der Kupferbleistein bildet hierbei eine Schüttungssäule 5, die auf der Grundfläche des Herdofens 1 ruht und in den Herdraum hinein abgeböscht ist.
Mit Hilfe eines oder mehrerer Brenner 6 wird der Kupferbleistein im Bereich der Schüttböschung aufgeschmolzen und bildet die flüssige Steinschmelze 7. Durch das Abschmelzen der Steinschüttung im Bereich des Herdes sackt die Möllersäule 5 kontinuierlich und gestattet damit ein stetiges Nachchargieren von gebrochenem Kupferbleistein. Mit Hilfe eines oder mehrerer Brenner 6 wird die im Herdraum gebildete Steinschmelze 7 auf Temperaturen oberhalb 1 2500C gebracht und damit die Voraussetzung für die Verflüchtigung verflüchtigbarer Elemente, insbesondere von Blei wie auch Arsen, geschaffen. Durch Ein- oder Aufdüsen von Spülgas 8, wie Luft oder Inertgas, mit Hilfe von Spüldüsen 9 wird innerhalb der Schmelze eine starke Turbulenz erzeugt und damit eine Optimierung der Verdampfungskinetik herbeigeführt.
Der oder die Brenner 6 werden entweder mit reduzierender, neutraler oder oxydierender Flamme betrieben. Neutrale oder reduzierende Bedingungen in Verbindung mit inertem Spülgas werden bei der Verarbeitung eisenfreier Kupferbleisteine eingestellt. Oxydierende Bedingungen in Verbindung mit neutralem oder oxydierendem Spülgas werden bei der Verarbeitung eisenhaltiger Kupferbleisteine, beispielsweise der Zusammensetzung 46% Cu, 18% Pb, 20% S, 10% Fe, verwendet.
Sofern bei dem Einschmelzvorgang eine Schlacke gebildet wird, wird diese über den Schlackenstich 11 abgezogen. Bei eisenreichen Steinen wird dem eingesetzten Kupferbleistein Kalziumoxid, z. B. in Form von Kalkstein, zugesetzt, so daß sich eine Kalkferritschlacke mit ca. 10 bis20Gew.-%CaO bildet. Schlacken dieser Zusammensetzung besitzen eine geringe Löslichkeit für Blei und begünstigen durch Aktivitätserhöhung die Bleiverflüchtigung.
Im Sumpf des Herdes 1 sammelt sich entsprechend dem Schmelzsystem Kupfer-Blei-Schwefel eine kupferhaltige Bleilegierung 12 mit einem Gehalt von mehr als 50% Pb, die über den Stich 13 abgestochen wird.
Der behandelte Kupferbleistein 14, dessen Kupfergehalt bei etwa 60% liegt und dereinen Bleigehalt von weniger als 20% aufweist, fließt am Steinstich kontinuierlich aus dem Ofen und gelangt dann in den Verblaseprozeß.
Bei dem Einschmelzprozeß werden mehr als 60 % des mit dem Kupferbleistein eingetragenen Bleis verdampft, in den Flugstaub des Einschmelzofens übergeführt und mit den SO2-haltigen Gasen 10 ausgetragen. Der entsprechende Flugstaub enthält mehr ais45Gew.-%Blei.
Der behandelte Stein 14 wird in einem nachgeschalteten Verblaseofen kontinuierlich zu Konverterkupfer verblasen. Ein Beispiel für einen geeigneten Verblaseofen ist in der Fig.2 dargestellt.
Dieser Verblaseofen besteht aus einem feuerfest ausgekleideten Ofengefäß 15, welches entweder mit rundem oder rechteckigem Querschnitt rinnenförmig ausgebildet ist. Auf den Stirnseiten befinden sich jeweils die Zulauföffnung 16 für den behandelten Kupferbleistein 14 und die Auslauföffnung 17 für das Konverterkupfer 18. Der Auslauf für das Konverterkupfer ist in Form eines kontinuierlichen Syphonstiches (in der Figur nicht dargestellt) ausgebildet. Räumlich zum Kupferstich 17 versetzt befindet sich entweder auf der Stirn- oder Seitenfläche eine kontinuierlich betriebene Stichöffnung 19 für die Konverterschlacke
In der Ofendecke oder in den Seitenwänden des Verblaseofens sind eine oder mehrere Düsen 21 angeordnet. Mit Hilfe dieser Düsen wird Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zur Durchführung der metallurgischen Verblasereaktionen auf oder in die Schmelze geblasen. Maßgeblich für die Verflüchtigung von verflüchtigbaren Verunreinigungen sind wiederum eine Temperatur oberhalb 1 2500C in der Schmelze sowie eine hohe Badturbulenz.
Im stationären Dauerbetrieb werden der Volumenstrom des Blaswindes 22 und die Zulaufmenge des Steines 14 aus dem Einschmelzofen so aufeinander abgestimmt, daß kontinuierlich ein Konverterkupfer mit weniger als 1 % Blei aus dem Verblaseofen ausgetragen wird. Die entstehende Konverterschlacke muß dazu ein Kupfer/Blei-Massenverhältnis von mindestens 1 aufweisen, d.h., ein Teil des Kupfers muß oxydiert werden.
Der Prozeß wird in solcher Weise geführt, und die mit dem Blaswind 22 eingebrachte Sauerstoffmenge wird so gewählt, daß sich im Verblaseofen neben dem Konverterkupfer 18 eine koexistierende flüssige sauerstoffreiche Schlacke 20 bildet. Diese Schlacke wird im Bereich des Steinzulaufes mit dem kontinuierlich zufließenden Stein 14 zur Reaktion gebracht. In vereinfachter Darstellung laufen dabei folgende Reaktionen spontan ab:
a) Cu2Sstein + 2 0sch)acke = 2 CuMetall + SO2
b) PbSstein + 30Schlacke = PbOpiugstaub + SO2 PbSstein + 2 Oschlacke = Pbpiugstaub + SO2
Durch die Freisetzung des gasförmigen SO2 entsteht am Reaktionsort eine starke Turbulenz der Schmelze, wodurch die Reaktions- und Verdampfungskinetik vorteilhaft beeinflußt wird. Durch diese spontane Reaktion wird verhindert, daß der Bleiinhalt des Steines 14 in das Konverterkupfer übergeführt wird. Statt dessen wird durch die spontane SteinASchlacke-Reaktion das verbliebene Blei rasch verdampft und überwiegend in den Konverterflugstaub übergeführt. Gemeinsam mit dem Blei werden weitere verflüchtigbare Inhaltsstoffe mit dem Flugstaub ausgetragen. Der Konverterflugstaub wird mit dem SO2-reichen Abgas 23 abgeführt und in einer Abgasreinigung aus dem Gasstrom abgeschieden.
Der für die Reaktionen erforderliche Blaswind 22 wird entweder senkrecht oder unter schrägem Winkel zur Badoberfläche mit hoher kinetischer Energie auf die Schmelze gedüst. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Blaswind unmittelbar in das Metallbad über Unterbaddüsen einzuleiten.
Zur Verbesserung der Verflüchtigungsbedingungen im Konverter kann ggf. Kalk 24 zur Bildung einer kalkhaltigen Konverterschlacke zugesetzt werden.
Das gebildete Konverterkupfer 18 enthält neben anderen Verunreinigungen noch Blei in einer Menge von weniger als 1 Gew.-%.
Dieses Konverterkupfer wird in einem dem Konverter nachgeschalteten Raffinationsofen raffiniert, wodurch Bleigehalte von weniger als 0,2% erzielt werden.
Ein Beispiel für einen geeigneten Raffinationsofen ist in der Fig.3 dargestellt.
In diesem Ofen werden in an sich bekannter Weise durch partielle Oxydation Verunreinigungen des Kupfers, wie Blei und Antimon, mit Luft oder sauerstoffangereicherter Luft 27 oxydiert und als Oxide mit Hilfe von Schlackenbildnern abgebunden. Für die Schlackenbildung wird vorzugsweise eine Schlacke verwendet, die Kieselsäure enthält. Durch geeignete Zusätze zu dieser Schlacke, wie Boroxid, kann der Raffinationseffekt deutlich gesteigert werden, da hierdurch die Aktivität der Verunreinigungen in der Schlacke herabgesetzt wird.
Die anfallende Schlacke 29 kann in einem separaten Reduktionsprozeß durch Reduktion der aufgenommenen Verunreinigungen,
z. B. Blei, Antimon, und durch Bildung einer Bleilegierung aufbereitet werden und damit erneut als Raffinierschlacke 28 für die Raffination des Konverterkupfers 18 Verwendung finden.
Die Behandlung des Konverterkupfers 18, das über die Zulauföffnung 25 in den Ofen R gelangt, erfolgt kontinuierlich. Die zur Oxydation der im Kupfer 18 enthaltenen Verunreinigungen erforderliche Luft 27 wird durch Aufblaslanzen 30 auf die Schmelze gedüst. Die entstehende Schlacke 29 läuft über den Stich 31 aus dem Raffinationsofen. Das raffinierte Konverterkupfer 33 verläßt den Ofen über einen Stich 34. Zur Deckung von Wärmeverlusten wird der Raffinationsofen mit dem Brenner 32 beheizt.
Die Erfindung betrifft des weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine geeignete Vorrichtung weist die Ofenaggregate E, V und R der Fig. 1 bis 3 auf, die durch geeignete Mittel verbunden sind, um einen kontinuierlichen Massenfluß zwischen den einzelnen Öfen zu gewährleisten. Demgemäß umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung die Aggregate:
a) Ein Einschmelzaggregat E, bestehend aus einem Schachtteil 2 und einem damit verbundenen Herdteil 1, mit Mitteln 4 zum kontinuierlichen Zuführen des zu schmelzenden Kupferbleisteins 3, mit mindestens einem Brenner 6 sowie mit Mitteln 6; 9 zum kontinuierlichen und regelbaren Zuführen von Brennstoff, freien Sauerstoff enthaltendem Gas und Spülgas und mit Mitteln 10; 11; 13 zum getrennten Abziehen von behandelter Steinschmelze 14, Schlacke 11 a,kupferhaltiger Bleilegierung 12 und Abgas 10;
b) einen Ofen V zum Verblasen von behandelter Steinschmelze 14 zu Konverterkupfer, mit Vorrichtungen 16 zur Zufuhr von Steinschmelze 14 aus dem Schmelzaggregat E sowie zur Zufuhr von Reaktionsmitteln 22; 24 und mit Öffnungen 17; 19 zum getrennten Abziehen von flüssigem Konverterkupfer 18, flüssiger Konverterschlacke 20 und Abgas 23;
c) einen Raffinationsofen R für das Konverterkupfer mit Einrichtungen 25; 30 zum Zuführen von flüssigem Konverterkupfer 18 sowie von Reaktionsmitteln, wie freien Sauerstoff enthaltenden Gasen, Schlacke oder Schlackenbildnern, und Öffnungen 31; 34 zum getrennten Abziehen von Raffinationsschlacke 29 und gereinigtem Konverterkupfer 33 und Abgas 35.
Claims (6)
- Erfindungsanspruch:1. Verfahren zur kontinuierlichen pyrometallurgischen Verarbeitung von Kupferbleisteinen einer Zusammensetzung von 15 bis 50% Kupfer, 10 bis 60% Blei, 10 bis 25% Schwefel, 0 bis 30% Eisen und üblichen Verunreinigungen, gekennzeichnet dadurch, daß in kontinuierlich aufeinanderfolgenden Arbeitsschrittena) in einer Prozeßstufe unter reduzierenden, neutralen oder oxydierenden Bedingungen bei Temperaturen über 1 2500C und unter hoher Turbulenz des Schmelzbades flüchtige Bleikomponenten und ggf. andere verflüchtigbare Inhaltsstoffe verdampft werden und in einen Flugstaub überführt werden und ein flüssiger Stein mit weniger als 20Gew.-% Blei sowie metallisches Blei in Form einer kupferhaltigen Bleilegierung erzeugt werden,b) in einer weiteren Prozeßstufe durch Ein- oder Aufblasen von freien Sauerstoff enthaltendem Gas bei Temperaturen über 1 250°Causdem gemäß Stufe (a) erzeugten flüssigen Stein koexistierend eine sauerstoffreiche Konverterschlacke und ein Konverterkupfer mit einem Bleigehalt von weniger als 1 Gew.-% gebildet werden und gleichzeitig die in dem Stein vorhandenen verflüchtigbaren Verunreinigungen weitgehend in einen Flugstaub überführt werden undc) in einer dritten Prozeßstufe das weniger als 1 Gew.-% Blei und weitere Verunreinigungen, wie Nickel, Arsen, Antimon, enthaltende Konverterkupfer durch Ein- oder Aufblasen von feien Sauerstoff enthaltendem Gas raffiniert wird, wodurch die Verunreinigungen durch selektive Oxydation verschlackt werden und ein vorraffiniertes Kupfer entsteht.
- 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei eisenhaltigen Kupferbleisteinen das Eisen während des Einschmelzprozesses durch Ein-oder Ausfblasen von freien Sauerstoff enthaltendem Gas oxydiert wird und durch Zusatz von CaO-Trägern in eine Kalkferritschlacke mit etwa 10 bis 20Gew.-%CaO überführt wird.
- 3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei eisenarmen Kupferbleisteinen die zum Schmelzen und Überhitzen des Kupferbleisteines verwendeten Brennstoffe neutral oder reduzierend verbrannt werden und die für die Verflüchtung von Verunreinigungen notwendige Badturbulenz durch Ein- oder Aufblasen eines inerten Gases erzeugt wird.
- 4. Verfahren nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß im Schmelzprozeß ein teilentbleiter Stein einer der im Zustandssystem Kupfer-Blei-Schwefel vorhandenen Mischungslücke entsprechenden Zusammensetzung und eine koexistierende metallische Legierung mit Bleigehalten über 50Gew.-% gewonnen wird und die beiden Phasen getrennt voneinander abgezogen werden.
- 5. Verfahren nach den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der bei der Raffination des Konverterkupfers entstehenden Schlacke oxidische Verbindungen, wie SiO2, B2O3, zugesetzt werden.
- 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß diese folgende Aggregate umfaßt:a) ein Einschmelzaggregat (E), bestehend aus einem Schachtteil (2) und einem damit verbundenen Herdteil (1), mit Mitteln (4) zum kontinuierlichen Zuführen des zu schmelzenden Kupferbleisteins (3), mit mindestens einem Brenner (6) sowie mit Mitteln (6; 9) zum kontinuierlichen und regelbaren Zuführen von Brennstoff, freien Sauerstoff enthaltendem Gas und Spülgas und mit Mitteln (10; 11; 13) zum getrennten Abziehen von behandelter Steinschmelze (14), Schlacke (11 a), bleireicher Kupferlegierung (12) und Abgas (10);b) einen Ofen (V) zum Verblasen von behandelter Steinschmelze (14) zu Konverterkupfer, mit Vorrichtungen (16) zur Zufuhr von Steinschmelze (14) aus dem Schmelzaggregat (E) sowie zur Zufuhr von Reaktionsmittel (22; 24) und mit Öffnungen (17; 19) zum getrennten Abziehen von flüssigem Konverterkupfer (18), flüssiger Konverterschlacke (20) und Abgas (23);c) einen Raffinationsofen (R) für das Konverterkupfer mit Einrichtungen (25; 30) zum Zuführen von flüssigem Konverterkupfer (18) sowie von Reaktionsmitteln und Öffnungen (31; 34) zum getrennten Abziehen von Raffinationsschlacke (29) und gereinigtem Konverterkupfer (33) und Abgas (35).
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