DE2711369A1 - Refining a metal esp. copper - with reducing gas and oxygen mixt. eliminates need for poling - Google Patents
Refining a metal esp. copper - with reducing gas and oxygen mixt. eliminates need for polingInfo
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Abstract
Description
CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUESCENTER DE RECHERCHES METALLURGIQUES
CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE Association sans but lucratif Vereniging zonder winstoogmerk Verfahren und Vorrichtung zum Frischen eines Metallbades Die Erfindung betrifft in Verfahren und eine Vorrichtung zum Frischen eines Metallbades, insbesondere eines Kupferbades, in einem reduzierenden Arbeitsgang.CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE Association sans but lucratif Vereniging zonder winstoogmerk Method and device for freshening a metal bath The invention relates to a method and a device for refining a metal bath, in particular a copper bath, in a reducing operation.
Der einfacheren Darstellung wegen ist auch die nachfolgende Beschreibung vor allem auf Kupfer bezogen, wobei vorausgesetzt ist, daß die dargelegten Überl@gungen wie auch die Ansprüche in gleiciier Weise auch für alle anderen Metalle Gültigkeit haben, fijr welche das erficdungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung anwendbar sind.For the sake of simplicity of illustration, the following description is also included mainly related to copper, with the assumption that the considerations set out as well as the claims are valid in the same way for all other metals have, for which the method according to the invention and the device according to the invention are applicable.
In der Kupfermetallurgie besteht die allgemein als Sauerstoff-Frischen bekannte Bchandlung darin, ddß das Metall im flüssigen oder festen Zustand in Flammöfen eingesetzt wird ung die Verunreiniger durch Einblasen von Luft oxydiert werden Unter dem Einfluss des oxydierenden strahls bilden sicn nämlich Cu2O-Oxyde, die unter Bildung einer das Metallbad abdeckenden Schlaule mit dentienigen Metallen reagieren, die stärker oxydierbar sind als Kupfer. Diese die Verunreiniguiigen enthaltende Schlacke wird von Zeit zu Zeit abgezogen, doch bleibt immer noch Cu2O-Oxyd, das zum Teil im Kupfer zur Lösung gelangt und eine unerwunschte Badoxydation bewirkt. Für gewöhnlich wird diese Oxydation durch eine reduzierende Behandlung gemindert, bei welcher die Badoberfläche mit einer Koksschicht abgedeckt wird und grosse Holzpfähle in das im Schmelzen begriffene Metall gegeben werden, was eine intensive Badbewegung und eine Verringerung an Cu20-Oxyd hewirkt. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass die verwendeten Flammöfen im Fassungsvermögen zwischen 20 unu 300 Tonnen schwanken könnerl.In copper metallurgy, it generally exists as oxygen freshening known treatment is that the metal is in the liquid or solid state in flame furnaces is used and the contaminants are oxidized by blowing in air the influence of the oxidizing This is because Cu2O oxides are formed that with the formation of a tube with dental metals covering the metal bath react, which are more oxidizable than copper. This containing the contaminants Slag is withdrawn from time to time, but Cu2O oxide still remains, that partially dissolves in the copper and causes undesired bath oxidation. Usually this oxidation is reduced by a reducing treatment, in which the bath surface is covered with a layer of coke and large wooden stakes into the melting metal, causing an intense bath movement and a reduction in Cu20 oxide acts. In this context it should be noted that the fire ovens used vary in capacity between 20 and 300 tons expert
Diese reduzierende Behandlung bringt normalerweise zufriedenstellende Resultate, ist jedoch mit den Nachteilen der erschwerten Durchführung, eines schwankenden Ausbringens, hoher Gestehungskosten und der Notwendigkeit des Einsatzes von liolz, also eines Materials, dessen Bereitstellung immer schwieriger wird, behaftet.This reducing treatment is usually satisfactory Results are fluctuating, however, with the disadvantages of making implementation more difficult Output, high production costs and the need to use liolz, thus afflicted with a material that is becoming more and more difficult to provide.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem sich die genannten Nachteile u.d insbesondere die Notwerldigkeit der Verwendung von iiolzpiählen ausschalten lassen.The invention relates to a method with which the disadvantages mentioned and in particular switch off the need to use iiolcounts permit.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist im wesentlicheii dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Badoxydation mit Hilie von in der Hauptsache CO und H2 enthaltenden Gasen reduziert wird, wobei diese reduzierenden Gase einerseits aus einem ozydierenden Gas wie beispielsweise handelsüblich reinem Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft und andererseits aus einem itohlen;;asserstof'fgas, beispielsweise Erdgas, nergestellt sind; diese beiden Gase werden unterhalb des MetallEadspiegels mittels einer aus zwei koaxialen Rohre.The method according to the invention is essentially characterized in that that the degree of bath oxidation with Hilie containing mainly CO and H2 Gases is reduced, these reducing gases on the one hand from an ozydierenden Gas such as commercially available pure oxygen or oxygen-enriched Air and on the other hand from a coal; hydrogen gas, for example natural gas, n are created; these two gases are below the metal face mirror by means of one of two coaxial tubes.
bestehenden Düse eingeblasen, wobei aas Inrienrohr das oxydierende Gas führt und der Raum zwischen dem Innenrohr und dem Aussenrohr mit Kohlenwasserstoffgas beschickt wird, wobei Form und Abmessungen dieser Rohre so konzipiert sind, dass eine schnelle Vermischung dieser beiden Gase und eine Teiloxydation des Kohlenwasserstoffgases am Düsenauslass sichergestellt sind.existing nozzle, whereby aas Inrienrohr the oxidizing Gas leads and the space between the inner tube and the outer tube with hydrocarbon gas is charged, the shape and dimensions of these pipes are designed so that rapid mixing of these two gases and partial oxidation of the hydrocarbon gas are ensured at the nozzle outlet.
Die vorliegende Erfindung betrifft desweiteren eine Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens.The present invention further relates to a device for Implementation of the procedure described above.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung in Form einer aus zwei koaxialen Rohren bestehenden Düse ist im wesentlichen dadurch gekelm,zeichnet, dass das zur Führung eines oyydierenden Gases bestimmte Innenrohr in seinem Innern mit einer schraubenförmig verlaufenden Ableirkfläche versehen ist, welche diesen Gasstrahl bei seinem Austritt verbreitern soll, wobei der Raum zwischen dem Innen-und dem Aussenrohr zur Führung eines Kohlenwasserstoffgases bestimmt ist, das bei seinem Austritt auf diese Weise in einen innigen und schnellen Kontakt mit dem oxydierenden Gasstrahl gebracht wird.The device according to the invention in the form of one of two coaxial Pipe existing nozzle is essentially kelm, characterized by the fact that the for Conducting an oxygenating gas certain inner tube inside it with a helically extending deflecting surface is provided, which this gas jet at its exit is intended to widen, the space between the interior and the Outer tube is intended to carry a hydrocarbon gas that is in his In this way it emerges into intimate and rapid contact with the oxidizing agent Gas jet is brought.
Nach einer besonders vorteilhaften Abwandlung besteht die Ablenkfläche aus einem dünnen Metallband, das diametral im Innenrohr angeordnet ist, wobei die Schraubenform durch Verdrallen hergestellt wird.According to a particularly advantageous modification, there is the deflecting surface from a thin metal band, which is arranged diametrically in the inner tube, the Helical shape is produced by twisting.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die aus zwei koaxialen Rohien bestehende Düse gegenüber dem Metall@ad durch eine Umhullung aus einem mit feuerfestem Beton ummantelten metallischen Rohr gescnutzt.According to a further embodiment of the invention, the two coaxial Rohien existing nozzle opposite the metal @ ad by a sheath of a with Refractory concrete jacketed metallic pipe.
Ebenfalls ist erfindungsgemass Qas metallische Rohr, welches die Schutzumhullung für die aus zwei koaxialen Honren bestehende Duse bildet, in die feuerfeste Ofenzustellung eingebettet.Also according to the invention is a metallic tube, which is the protective cover for the nozzle consisting of two coaxial hones into the refractory furnace lining embedded.
Zum bessere@ Verständnis des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung sei nachfolgend anhand eines in einem nicht einschränkenden Sinne zu betrachtenden Beispiels eine in@ustrielle Anwendung der Erfindung tescnrieben.For a better understanding of the subject matter of the present invention is to be considered below on the basis of a non-restrictive sense For example, an industrial application of the invention is described.
In einen Flammofen von 40 t Fassungsvermögen wird flüssiges Kupfer eingesetzt. Dieses Kupferbad enthalt noch Cu,O, so dass, um seinen Oxydationsgrad auf einen annehmbaren Wert zu bringen, reduzierende Gase mit Hilfe einer aus zwei koaxialen Rohren bestehenden Düse eingeblasen werden.Liquid copper is poured into a furnace with a capacity of 40 t used. This copper bath still contains Cu, O, so as to reduce its degree of oxidation To bring reducing gases to an acceptable level by means of one of two coaxial pipes are blown into the existing nozzle.
Das industriertässig reinii Sauerstoff führende Innenrohr hat einen Innendurchmesser von 14 mm und einen Aussendurchmesser von 17 mm und ist in seinem Innern mit einer schraubenförmig verlaufenden Ablenkfläche versehen, die am Austritt eine Ausbreitung des Sauerstoffstrahls bewirken soll.The industrially pure oxygen-carrying inner tube has one Inside diameter of 14 mm and an outside diameter of 17 mm and is in his Inside provided with a helical deflecting surface, which is at the outlet to cause the oxygen jet to spread.
Das Aussenrohr zur Führung von Erdgas besitzt einen Innendurchmesser von 27 mm und einen Aussendurchmesser vori 32 iwn. Am Austritt des Aussenrohrs trifft das Erdgas auf den verbreiterten Sauerstoffstrahl beispielsweise unter solchen Bedingungen, dass durch Verarernung in der Hauptsache aus CO und H2 bestehende reduzierende Gase erzeugt werden.The outer pipe for guiding natural gas has an inner diameter of 27 mm and an outer diameter of 32 iwn. At the exit of the outer tube meets the natural gas on the broadened oxygen jet, for example under such conditions that by decomposition mainly consisting of CO and H2 reducing gases are generated.
Speziell im Falle von Erogas ist die Menge dieses Gases etwa 2.4 mal grösser als die Sauerstoffmenge.Especially in the case of erogas, the amount of this gas is about 2.4 times greater than the amount of oxygen.
Die aus zwei koaxialen Rohren bestehende Duse wird vor der aggressiven Wirkung des Metallbads mit Hilfe eier Umhüllung geschützt, welche aus einem 40 mm dick mit feuerfestem Beton ummantelter starren Metallrohr besteht. Diese rohrartige Umhüllung wiid uiiter einem Winkel von 45 Grad zur Se@@rechten in das Bad eingetaucht. Es wird auf diese Weise eine stärkere Durchdringung des Bades mit dem reduzierenden Gas und damit eine stärkere Badbewegung durch Übertragung kinetischer Energie vom Gas aul das Bad bewirkt. Diese Bewegung führt zu einer ständigen Metallerneuerung in der Wirkzone der Düse. Die Eintauchstelle der rohrförmigen Umhüllung in das Bad wird so gewahlt, dass eine möglichst grosse Badbewegung erzielt wird (exzentrische Anordnung).The nozzle, which consists of two coaxial tubes, is in front of the aggressive Effect of the metal bath protected with the help of an envelope made of a 40 mm is made of rigid metal pipe thickly coated with refractory concrete. This tube-like The envelope is immersed in the bath at an angle of 45 degrees to the right. In this way there will be a greater penetration of the bath with the reducing agent Gas and thus a stronger bath movement through the transfer of kinetic energy from Gas causes the bath. This movement leads to constant metal renewal in the effective zone of the nozzle. The point where the tubular casing is immersed in the bath is chosen so that the greatest possible bath movement is achieved (eccentric Arrangement).
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