DE3045030A1 - Verfahren zum gewinnen von kupfer in anodenguete - Google Patents
Verfahren zum gewinnen von kupfer in anodengueteInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Läutern von
Kupfer und speziell auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Läutern sekundären Kupfers und Rohkupfers zum Erzeugen und
kontinuierlichen Gießen von Kupfer in Anodengüte.
5 Das Läutern unreinen Kupfers zur Herstellung von Kupfer in
Anodengüte ist bereits bekannt. Beim gesamten Stand der Technik wird das Läutern partieweise als Stückprozess durchgeführt
und erfolgt gewöhnlich mittels Reverberieröfen, wie sie in den US-PSen 2 436 124, 3 664 828 und 3 614 079 be-10
schrieben sind. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich jedoch um ein kontinuierliches Verfahren.
Begonnen wird mit kontinuierlichem Schmelzen von Kupfer
in einem vertikalen Schachtofen, dergestalt> daß entsprechend dem kontinuierlichen Abfließen geschmolzenen Kupfers
15 am Boden des Ofens eine neue Füllmenge Kupfers kontinuierlich
oder halbkontinuierlich in den Ofen eingegeben wird, um das Schmelzen des Kupfers gleichbleibend aufrecht zu
erhalten. Beispiele vertikaler Schachtöfen sind in den US-PSen 2 283 163, 3 199 977, 3 715 203 und 3 788 623 sowie
20 in der US-Anmeldung Nr. 921 039 aufgezeigt.
Postscheckamt Stuttgart 7211-700 BLZ 60010070 Deutsche Bank AG, 14/286 30 BLZ 600 700 70
"13 0Ό 37/0 6
Telefonische Auskünfte und Aufträge sind nur nach schriftlicher
Bestätigung verbindlich
Das geschmolzene Kupfer gelangt über verschiedene Behandlungsgefäße,
die zur Läuterung und zur Steuerung der Durchflußmenge des geschmolzenen Kupfers dienen, zu einer Zwischenpfanne,
die einen Keramikschaum als Filter für geschmolzenes Kupfer enthält, wie es in den amerikanischen Patentanmeldungen
066 974 und 067 079 aufgezeigt ist. Das geschmolzene Kupfer wird sodann kontinuierlich zu Kupferanoden von
für die elektrolytische Raffinierung geeigneter Güte gegossen oder zu einem Gußerzeugnis, bei dem keine elektrolytisehe
Raffinierunn erforderlich ist.
Bei der vorliegerden Erfindung ergibt sich eine erhöhte
Produktionsleistung, ein geringerer Energieverbrauch sowie ein geringerer Arfall an Leer- und Ausfallzeiten im Vergleich
zu üblichen partieweise durchgeführten Verfahren (Stückprozessen).
Die Erfindung löst die beim Stand der Technik auftretenden Probleme der Verschwendung von Zeit, Arbeit und Energie.
Bei der Erfindung handelt es sich um ein integriertes System zur kontinuierlichen Läuterung sekundären Kupfers und/oder
Rohkupfers zum Erzeugen und kontinuierlichen Gießen von Kupfer in Anodengüte. Sekundäres Kupfer umfaßt Kupfer der
Güteklasse 2, wie sie durch die NARI Circular NF 77 Standard Klassifikation für Nichteisen- Schrottmetalle als im
Durchschnitt mindestens 96%iges Kupfer definiert ist/ bei dem
keine einzelne Verunreinigung über ein Prozent beträgt und als normale wesen -liehe Verunreinigungen Pb, Sn, Fe, Ni und
Sb auftreten. Bei Rohkupfer variieren die Bestandteile über einen weiten Bereich, wobei jedoch folgende Konzentrationen
der Verunreinigungen typisch sind:
| Pb | 10 | bis | 1 | 000 | PPM |
| Sn | 10 | bis | 1 | 000 | PPM |
| Fe | 100 | bis | 1 | 000 | PPM |
| Ca | 100 | bis | 1 | 000 | PPM |
| S | 100 | bis | 500 | PPM | |
| Zn | 200 PPM |
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Bei dem vorliegenden System wird sekundäres Kupfer und Rohkupfer kontinuierlich in einem mit beliebigem Brennstoff
beheizten, vertikalen Schachtofen geschmolzen. Gas oder flüssiger Brennstoff wird je nach den ökonomischen
und logistischen Gegebenheiten zum Befeuern des Ofens benutzt. Wenn das Kupfer schmilzt und im Schachtofen
nach unten fließt, strömt es nach dem Austritt aus dem Schachtofen zu einem ersten Schlackengefäß, in dem
die von Anfang an vorhandene Schlacke an der Oberfläche
abgeschäumt wird. Das geschmolzene Kupfer wird sodann in einem Warmhalteofen gesammelt, der ein hohes Fassungsvermögen
hat und zur Steuerung der Temperatur und des Durchflusses dient. Wenn Flußmittel wie Kieselerde, Kalk
oder dergleichen zugesetzt sind, wird das geschmolzene Kupfer in gesteuerter Weise einem Oxydationsgefäß zugeführt,
wo das geschmolzene Kupfer durch Luft, Sauerstoff oder ein ähnliches Oxydationsmittel oxydiert wird. Aus dem
Oxydationsgefäß gelangt das oxydierte,mit Flußmittel versehene, geschmolzene Kupfer zu einem zweiten Schlackengefäß,
wo Schlacke, die aufgrund der Behandlung im Oxydationsbehälter entstanden ist, von der Oberfläche abgeschäumt
wird. Das sauerstoffreiche, geschmolzene Kupfer fließt sodann in ein Reduktionsgefäß, wo der Sauerstoffgehalt
durch Ammoniak oder ein anderes geeignetes Reduktionsmittel verringert wird, um die sogenannte"Feuerraffinierung"
zu vervollständigen. Ein Warmhaltegefäß dient schließlich als Sammler für das geläuterte, geschmolzene
Kupfer und gibt dieses kontinuierlich über eine Filterpfanne, die für geschmolzenes Kupfer Keramikfilter enthält,
an eine Gießpfanne ab für ein anschließendes Stranggießen des geläuterten und gefilterten, geschmolzenen
Kupfers zu Anoden mit einer für elektrolytische Raffinierung
geeigneten Güte oder zur Herstellung eines Gußerzeugnisses, das keine elektrolytische Raffinierung erfordert.
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Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zur kontinuierlichen Läuterung sekundären
Kupfers und Rohkupfers aufzuzeigen, mittels dessen kontinuierlich Kupfer von Anodengüte erzeugt und gegossen werden
kann.
Eine weitere Aufqabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zum kontinuierlichen Schmelzen sekundären Kupfers und Rohkupfers in einem mit Flüssigbrennstoff oder Gas beliebig
befeuerten, vertikalen Schachtofen für kontinuierlieh erfolgendes Feuerraffinieren von Kupfer aufzuzeigen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren aufzuzeigen, bei dem der zur Feuerraffinierung von
Kupfer von Anodengüte erforderliche Zeitaufwand verringert ist.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren aufzuzeigen, durch das der Arbeitsaufwand für das
Peuerraffinieren von Kupfer von Anodengüte verringert
wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren
aufzuzeigen, durch das der Energiebedarf für das Feuerraffinieren von Kupfer von Anodengüte verringert
wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darüber hinaus darin, ein Verfahren aufzuzeigen, mittels dessen geläuterte
Kupferhalbzeuge und -fertigprodukte hergestellt werden,
5 indem sekundäres Kupfer und Rohkupfer kontinuierlich in einem integrierten Verfahren geschmolzen, feuerraffiniert
und gefiltert werden, wobei die so gewonnenen Erzeugnisse wesentlich weniger Verunreinigungen enthalten,als es bei
auf übliche Weise feuerraffiniertem Kupfer der Fall ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im
einzelnen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine stark schematisch vereinfacht gezeichnete Blockdarstellung zur Er
läuterung eines Ausführungsbeispiels des hier aufzuzeigenden Verfahrens;
Fig. 2 einen abgebrochen gezeichneten, senkrechten Schnitt eines vertikalen Schachtofens
für die Verwendung bei der Durch
führung des Verfahrens und
Fig. 3 bis 5 je einen Querschnitt eines Oxydationsgefäßes bzw. eines Haupt-Schlakkengefäßes
bzw. eines Reduktionsgefäßes,
5 wie sie bei der Durchführung des Verfah
rens Verwendung finden.
Fig. 1 zeigt sämtliche der Hauptkomponenten der vorliegenden Erfindung. Die in Draufsicht gezeichnete Darstellung
entspricht einem Flußdiagramm, das die Behandlung von Kupfer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren veranschaulicht.
Sekundäres Kupfer und Rohkupfer werden in einen mit beliebigem Brennstoff befeuerten vertikalen Schachtofen 10 eingegeben,
wo das Kupfer geschmolzen wird. Wenn das Kupfer schmilzt, strömt es kontinuierlich im vertikalen Schachtofen
10 nach abwärts, tritt am Ofengrund aus dem Ofen aus und fließt durch eine Rinne 11 zu einem ersten Schlackengefäß
12, wo die anfängliche Schlacke abgeschäumt wird. Ein Vorrat geschmolzenen Kupfers sammelt sich in einem ersten
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Warmhalteofen 13 hohen Fassungsvermögens, mittels dessen die Temperatur und der anschließende Ausstrom geschmolzenen
Kupfers gesteuert werden kann. Wenn Flußmittel in notwendigem Umfang in einer Rinne 14 zugegeben sind, fließt
das geschmolzene Kupfer in gesteuerter Weise zu einem Oxydationsgefäß 15, wo Sauerstoff zugeführt wird. Das oxydierte
und mit Flußmittel versehene, geschmolzene Kupfer wird sodann zu einem Haupt-Schlackengefäß 16 überführt, wo
Schlacke, die etufgrund der Behandlung in dem Oxydationsgefäß
15 entstanden ist, von der Oberfläche abgeschäumt wird. Das sauerstoffreiche, geschmolzene Kupfer fließt sodann
in ein Reduktionsgefäß 17, wo sein Sauerstoffgehalt verringert wird, um den die Feuerraffinierung betreffenden
Teil des Verfahrens zu vervollständigen. Ein anschließender Warmhalteofen 18 sammelt das geläuterte, geschmolzene
Kupfer und führt dieses kontinuierlich mit gesteuertem Mengendurchsatz über eine Filterpfanne 19, die für geschmolzenes
Kupfer Filter 20 aus Keramikschaum enthält, einer Gießpfanne 21 zu, die für das Stranggießen des geläuterten
und gefilterten, geschmolzenen Kupfers von Anodengüte zur Herstellung von Fertigprodukten oder von Kupferanoden
dient, die für eine anschließende elektrolytische Raffinierung geeignet sind.
Unter Bezugnahme auf die übrigen Fig. werden nun spezielle
Teile des integrierten Verfahrens näher erläutert.
Fig. 2 zeigt den vertikalen Schachtofen 10 der vorliegenden Erfindung in näheren Einzelheiten. Dieser Ofen 10 weist eine
feuerfest ausgekleidete Ofenwand 22, die eine Schmelzkammer 23 umgibt, einen in der Nähe des oberen Endes der Schmelzkammer
befindlichen Füllguteingang 24, eine Mehrzahl von
mit beliebigem Brennstoff befeuerten Brennern 25, die am unteren Abschnitt der Wand 22 .für das Zuführen von Wärme
zur Schmelzkammer 2 3 vorgesehen sind, sowie einen Auslaß
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26 am Grund der Schmelzkammer 23 auf, um geschmolzenes
Kupfer kontinuierlich auszugeben.
Fig. 3 zeigt das Oxydationsgefäß 15 der vorliegenden Erfindung. Geschmolzenes Kupfer wird in einer gesteuerten Weise
vom Oxydationsgefäß 15 aufgenommen, wo Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder andere Oxydationsmittel in die
Schmelze über Blasrohre 30 eingebracht werden, um den Sauerstoffgehalt des Kupfers von 0,1 % auf ungefähr 0,7 % anzuheben.
Offene Brenner 31 sind zwischen den Blasrohren 30 angeordnet, um die Schmelze mit geringstmöglichem Spratzen
flüssig zu halten. Ein Ausschlagstopfen 32 ist als Notablaß am Boden des Gefäßes 15 vorgesehen. Wenn Kieselerde
und kalkartige Flußmittel, die unmittelbar stromaufwärts vom Oxydationsgefäß 15 zugeführt worden sind, mit den Verunreinigungen
in dem Kupfer und mit dem Sauerstoff zu reagieren beginnen, bewegt sich die Schmelze stromabwärts zum
Haupt-Schlackengefäß 16, das in Fig. 4 gezeigt ist.
In dem Hauptschlackengefäß 16 wird die gebildete Schlacke
kontinuierlich von der Oberfläche der Schmelze abgeschäumt, und zwar durch die kombinierte Wirkung eines Abschäumziegels
40 und einer Mehrzahl beaufschlagender Brenner 51,
und bewegt sich durch kontinuierliches überströmen in einen Schlackentiegel (der nicht gezeigt ist) ♦
Das entschlackte, geschmolzene Kupfer gelangt zu dem Reduktionsgefäß
17, das in Fig. 5 in näheren Einzelheiten gezeict ist. Eine Mehrzahl von Brennern 50 hält die Schmelze
flüssig, während Ammoniak oder ein ähnliches Reduktionsmittel, in die Schmelze über eine Mehrzahl von Lanzen 51 eingebracht
wird, deren Abmessungen so gewählt sind, daß eine genaue Steuerung der Blasengröße erfolgt, dergestalt, daß
kleine Blasen gebildet werden, um die Schmelze wirksam zu desoxydieren.
Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich, wie ohne
weiteres zu ersehen ist, lediglich um ein Beispiel aus vielen
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möglichen, abwandelbaren Ausführungsformen. Da vielerlei
Abwandlungen und unterschiedliche Ausführungsbeispiele innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen, versteht es
sich, daß die hier speziell aufgezeigten Beispiele nur illustrativen Charakter haben und die Erfindung in keiner
Weise hierauf beschränkt ist.
- 9/Patentansprüche -
130G37/0645
Claims (13)
1. Verfahren zum Herstellen von Kupfer in Anodengüte, bei dem sekundäres Kupfer oder Rohkupfer in einen Ofen eingegeben
wird, das Kupfer in dem Ofen geschmolzen und sodann geläutert wird, um Verunreinigungen aus dem Kupfer zu entfernen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird mit den Verfahrensschritten:
a) kontinuierliches Zuführen des sekundären Kupfers oder Rohkupfers zur Oberseite eines vertikalen
Schachtofens,
b) kontinuierliches Schmelzen des Kupfers in dem vertikalen Schachtofen,
c) kontinuierliches Ausfließen geschmolzenen Kupfers aus dem vertikalen Schachtofen am Ofengrund desselben
und
d) kontinuierliche* Läutern des geschmolzenen Kupfers zur
Gewinnung von K ipfer mit Anodengüte.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
e) Oxydieren des geschmolzenen Kupfers, um zu bewirken, daß Verunreinigungen zur Oberfläche des Kupfers strömen
und
f) Abschäumen der Verunreinigungen von der Oberfläche des geschmolzen jn Kupfers.
130037/0645
BAD ORIGINAL
304503Q
3. Verfahren nach den Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Läutern folgender weiterer Verfahrensschritt
durchgeführt wird:
g) Verringern des Säuerst off9ehalts des Kupfers.
4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,
daß Flußmittel zu dem geschmolzenen Kupfer vor dem Oxydieren
desselben zugeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen durch einen gasförmigen Brennstoff oder einen
flüssigen Brennstoff befeuert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer durch Stranggießen in Form
von Anoden gegossen wird.
7. Verfahren nach Anspruch f, dadurch gekennzeichnet,
daß das geläuterte geschmolzene Kupfer durch eine Filterpfanne mit keramischen Filterelementen hindurchgeführt
wird, bevor das Stranggießen des Kupfers durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filterpfanne mit einem Filterelement aus starrem
Keramikschaum verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Keramikschaumfilter in Form eines offenen Porenfilters
verwendet wird, bei dem der Volumenanteil der Hohlräume 75 % bis 95 % beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikschaum aus der Stoffgruppe ausgewählt wird,
zu der Metalloxyde und Metallphosphate gehören.
13 0 0 3 7/0645 ß
BAD OR/g/Nal
30A5030
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als überwiegendes Metalloxyd Aluminiumoxyd verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
als überwiegende Metalloxyde Aluminium- und Chromoxyde verwendet
werden.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß
als Keramikschaum ein solcher verwendet wird, der überwiegend Aluminiumoxyd und Aluminiumphosphat enthält.
130037/06 4 5
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