ES3037543T3

ES3037543T3 - System and method for refining copper alloys

Info

Publication number: ES3037543T3
Application number: ES23382565T
Authority: ES
Inventors: Arderiu Oriol Guixà; Puig Gabriel Font; Roig Xavier Closa
Original assignee: La Farga Yourcoppersolutions SA
Current assignee: La Farga Yourcoppersolutions SA
Priority date: 2023-06-08
Filing date: 2023-06-08
Publication date: 2025-10-02
Anticipated expiration: 2043-06-08
Also published as: EP4474501C0; EP4474501B1; EP4474501A1

Abstract

La invención se refiere a un sistema de refinación de aleación de cobre, que comprende un horno vertical, un horno oxidante, un horno de refinación, un horno reductor y un horno de fundición, dispuestos secuencialmente uno tras otro para el paso a través de los mismos de cobre fundido resultante de una carga de cobre o carga de aleación de cobre introducida en el horno vertical; en donde el horno vertical tiene una capacidad de fusión para la carga de cobre introducida, en donde el horno oxidante está habilitado para intercambiar oxígeno con el cobre fundido procedente del horno vertical, en donde el horno de refinación está habilitado para añadir aditivos al cobre fundido procedente del horno oxidante, en donde el horno reductor está habilitado para reducir el cobre fundido procedente del horno de refinación, en donde el horno de fundición está habilitado para recibir el cobre fundido procedente del horno reductor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The invention relates to a copper alloy refining system comprising a vertical furnace, an oxidizing furnace, a refining furnace, a reducing furnace, and a melting furnace, arranged sequentially one after the other for the passage of molten copper resulting from a copper charge or copper alloy charge introduced into the vertical furnace; wherein the vertical furnace has a melting capacity for the introduced copper charge, wherein the oxidizing furnace is enabled to exchange oxygen with the molten copper from the vertical furnace, wherein the refining furnace is enabled to add additives to the molten copper from the oxidizing furnace, wherein the reducing furnace is enabled to reduce the molten copper from the refining furnace, and wherein the melting furnace is enabled to receive the molten copper from the reducing furnace.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Sistema y procedimiento de afinación de aleaciones de cobre System and procedure for refining copper alloys

Objeto de la invención Object of the invention

La presente solicitud de invención tiene por objeto el registro de un sistema y procedimiento de afinación de aleaciones de cobre que incorpora notables innovaciones y ventajas frente a las técnicas utilizadas hasta el momento. The purpose of this invention application is to register a system and procedure for refining copper alloys that incorporates notable innovations and advantages over the techniques used to date.

Más concretamente, la invención propone el desarrollo de un sistema y procedimiento de afinación de aleaciones de cobre que, por su particular disposición, permite alcanzar un mayor rendimiento energético y una mayor eficiencia en un proceso de afinación del cobre. More specifically, the invention proposes the development of a system and procedure for refining copper alloys that, due to its particular arrangement, allows for greater energy performance and greater efficiency in a copper refining process.

Antecedentes de la invención Background of the invention

Es conocido en el actual estado de la técnica que, debido al cambio climático, es necesaria la implementación de la economía circular y la utilización de productos de mínima huella de carbono en su elaboración. It is known in the current state of the art that, due to climate change, the implementation of the circular economy and the use of products with a minimal carbon footprint in their production are necessary.

La sociedad moderna necesita para su desarrollo la utilización de cobre, y actualmente un 35 % del consumo de cobre proviene de material reciclado. Para la recuperación del cobre reciclado en la actualidad existen dos procesos industriales, el pirometalúrgico y el hidrometalúrgico. Sin duda el más eficiente desde el punto de vista medio ambiental es el pirometalúrgico. Se pueden encontrar ejemplos de un método para afinar aleaciones de cobre en los documentos US 551176 A, CN 110004351 A y US 3682623 A. Modern society relies on copper for its development, and currently 35% of copper consumption comes from recycled material. Two industrial processes exist for recovering recycled copper: pyrometallurgy and hydrometallurgy. Undoubtedly, pyrometallurgy is the most environmentally efficient. Examples of a method for refining copper alloys can be found in patents US 551176 A, CN 110004351 A, and US 3682623 A.

En la actualidad, existen dos tecnologías pirometalúrgicas para el reciclado de cobre utilizando materia prima con contenidos de cobre superiores al 94 %, que son la utilización del horno tradicional de reverbero o la utilización del denominado "Cosmelt Process", inventado por el mismo solicitante en 2001. Currently, there are two pyrometallurgical technologies for copper recycling using raw materials with copper contents above 94%, which are the use of the traditional reverberatory furnace or the use of the so-called "Cosmelt Process", invented by the same applicant in 2001.

El horno de reverbero se caracteriza por trabajar por fases, es decir fase de carga, fusión, oxidación, afinación, reducción y colada. Para ser eficiente en la fase de afinación, el horno precisa de una gran superficie de cobre líquido. The reverberatory furnace is characterized by its phased operation, which includes charging, melting, oxidation, refining, reduction, and casting. To be efficient during the refining phase, the furnace requires a large surface area of molten copper.

En un análisis en profundidad de este proceso y con visión de sostenibilidad podemos definir como puntos fuertes en la utilización del horno tradicional de reverbero: In an in-depth analysis of this process and with a focus on sustainability, we can define the following as strengths in the use of the traditional reverberatory oven:

i. - gran capacidad de afinación, i. - great tuning ability,

i i . - un solo horno, i i . - a single oven,

iii. - muy buen intercambio entre impurezas y aditivos. iii. - very good exchange between impurities and additives.

Y como puntos débiles: And as for weaknesses:

i. - baja eficiencia energética en la fusión, i. - low energy efficiency in fusion,

ii. - no es un proceso continuo, ii. - it is not a continuous process,

iii. - poco intercambio en las etapas de oxidación y reducción. iii. - little exchange in the oxidation and reduction stages.

iv. - mayor desgaste del refractario por choque térmico superior en el proceso de carga. iv. - greater wear of the refractory material due to superior thermal shock during the loading process.

El "Cosmelt Process" se caracteriza por trabajar en continuo. La carga y fusión se realizan en un horno vertical de alta eficiencia energética, con la puerta de carga en la parte superior y los mecheros en la parte baja del horno. El horno está lleno de material reciclado, fundiendo en la parte baja y transfiriendo el cobre líquido a un conjunto de cajas de afinación con la incorporación de aditivos y con tapones porosos para la inyección de oxígeno para la oxidación del baño. El conjunto de cajas trabaja en continuo hasta alimentar dos hornos de homogenización y reducción del cobre líquido purificado que trabajan alternativamente para mantener el flujo constante de cobre liquido purificado. The Cosmelt Process is characterized by its continuous operation. Charging and melting take place in a high-energy-efficiency vertical furnace, with the charging door at the top and the burners at the bottom. The furnace is filled with recycled material, which melts at the bottom and transfers the molten copper to a series of refining boxes. These boxes incorporate additives and have porous plugs for oxygen injection to oxidize the bath. The refining boxes operate continuously, feeding two homogenization and reduction furnaces that operate alternately to maintain a constant flow of purified liquid copper.

En un análisis en profundidad de este proceso de "Cosmelt Process" y con visión de sostenibilidad podemos definir como puntos fuertes: In an in-depth analysis of this "Cosmelt Process" and with a focus on sustainability, we can define the following strengths:

i. - proceso continuo, i. - continuous process,

ii. - gran eficiencia energética en la fusión, ii. - high energy efficiency in fusion,

iii. - larga vida del material refractario. iii. - long life of the refractory material.

Y como puntos débiles: And as for weaknesses:

i. - Poca capacidad de oxidación, i. - Low oxidation capacity,

ii. - capacidad limitada de afinación solo puede utilizarse material reciclado de altos contenidos de cobre, ii. - limited tuning capacity, only recycled material with high copper content can be used,

iii. - Imposibilidad de evacuar escoria del horno vertical, iii. - Inability to evacuate slag from the vertical furnace,

iv. - varias unidades de hornos. iv. - several oven units.

La presente invención, gracias a su particular disposición, contribuye a mejorar el rendimiento energético y a una mayor eficiencia en los procesos de tratamiento de cobre reciclado conocidos en el estado de la técnica. The present invention, thanks to its particular arrangement, contributes to improving energy performance and greater efficiency in the recycling copper treatment processes known in the state of the art.

Descripción de la invención Description of the invention

La presente invención se ha desarrollado con el fin de proporcionar un sistema de afinación de aleaciones de cobre que comprende un horno vertical, un horno oxidador, un horno de afinación, un horno reductor y un horno de colada, estando dispuestos secuencialmente uno a continuación del otro en este orden y vinculados mutuamente para el paso a su través de cobre fundido resultante de una carga de cobre o aleación de cobre introducida en el horno vertical; en donde el horno vertical tiene una capacidad de fusión de la carga de cobre introducida, en donde el horno oxidador está habilitado para un intercambio de oxígeno con el cobre fundido procedente del horno vertical, en donde el horno de afinación está habilitado para añadir aditivos al cobre fundido procedente del horno oxidador, en donde el horno reductor está habilitado para reducir el cobre fundido procedente del horno de afinación, en donde el horno de colada está habilitado para recibir el cobre fundido procedente del horno reductor. The present invention has been developed to provide a copper alloy refining system comprising a vertical furnace, an oxidizing furnace, a refining furnace, a reducing furnace, and a casting furnace, arranged sequentially one after the other in this order and mutually linked for the passage through them of molten copper resulting from a copper or copper alloy charge introduced into the vertical furnace; wherein the vertical furnace has a capacity to melt the introduced copper charge, wherein the oxidizing furnace is enabled for an oxygen exchange with the molten copper from the vertical furnace, wherein the refining furnace is enabled to add additives to the molten copper from the oxidizing furnace, wherein the reducing furnace is enabled to reduce the molten copper from the refining furnace, and wherein the casting furnace is enabled to receive the molten copper from the reducing furnace.

Adicionalmente, el sistema de afinación de aleaciones de cobre, el horno vertical y el horno de colada tienen capacidad de salida en continuo del cobre fundido, y el horno oxidador, el horno de afinación y el horno reductor están previstos para su llenado y vaciado en discontinuo. Additionally, the copper alloy refining system, the vertical furnace and the casting furnace have continuous output capacity of molten copper, and the oxidizing furnace, the refining furnace and the reducing furnace are intended for discontinuous filling and emptying.

El sistema de afinación de aleaciones de cobre, el horno oxidador, el horno de afinación y el horno reductor tienen una misma capacidad volumétrica, que es seis veces superior a la capacidad volumétrica del horno vertical y dos veces superior a la capacidad volumétrica del horno de colada. The copper alloy refining system, the oxidizing furnace, the refining furnace, and the reducing furnace have the same volumetric capacity, which is six times greater than the volumetric capacity of the vertical furnace and twice greater than the volumetric capacity of the casting furnace.

Adicionalmente, en el sistema de afinación de aleaciones de cobre, el horno oxidador tiene una disposición donde resulta una relación entre la superficie (S) libre del cobre fundido y la altura (A) del mismo cobre fundido igual a ocho. Adicionalmente, en el sistema de afinación de aleaciones de cobre, el horno de afinación tiene una disposición donde resulta una relación entre la superficie (S) libre del cobre fundido y la altura (A) del mismo cobre fundido superior a quince. Additionally, in the copper alloy refining system, the oxidizing furnace is arranged in such a way that the ratio of the free surface area (S) of the molten copper to the height (A) of the molten copper is equal to eight. Furthermore, in the copper alloy refining system, the refining furnace is arranged in such a way that the ratio of the free surface area (S) of the molten copper to the height (A) of the molten copper is greater than fifteen.

Adicionalmente, en el sistema de afinación de aleaciones de cobre, el horno reductor tiene una disposición donde resulta una relación entre la superficie (S) libre del cobre fundido y la altura (A) del mismo cobre fundido igual a dos. Como alternativa, en el sistema de afinación de aleaciones de cobre, el horno vertical admite la introducción de la carga de cobre por su parte superior, y la salida por un lateral inferior de cobre líquido y escoria resultantes de la fusión de la carga de cobre. Additionally, in the copper alloy refining system, the reduction furnace is arranged so that the ratio of the free surface area (S) of the molten copper to the height (A) of the molten copper is equal to two. Alternatively, in the copper alloy refining system, the vertical furnace allows the introduction of the copper charge from the top and the discharge of liquid copper and slag resulting from the melting of the copper charge from a lower side.

Como alternativa, en el sistema de afinación de aleaciones de cobre, el horno oxidador incorpora una inyección de oxígeno mediante lanzas o tapones porosos. Alternatively, in the copper alloy refining system, the oxidizing furnace incorporates an oxygen injection using porous lances or plugs.

Como alternativa, en el sistema de afinación de aleaciones de cobre, el horno de afinación incorpora tapones porosos. Alternatively, in the copper alloy refining system, the refining furnace incorporates porous plugs.

Como alternativa, en el sistema de afinación de aleaciones de cobre, el horno reductor incorpora una inyección de agente reductor mediante lanzas o tapones porosos. Alternatively, in the copper alloy refining system, the reducing furnace incorporates an injection of reducing agent through lances or porous plugs.

Procedimiento de afinación de aleaciones de cobre, que comprende las siguientes etapas sucesivas: Copper alloy refining process, comprising the following successive stages:

a. Fusión de una carga de cobre y su transformación en cobre líquido, a. Melting a copper charge and its transformation into liquid copper,

b. Oxidación del cobre líquido, b. Oxidation of liquid copper,

c. Afinación del cobre líquido, c. Refining of liquid copper,

d. Reducción del cobre líquido, d. Reduction of liquid copper,

e. Colada del cobre líquido. e. Casting of liquid copper.

En el procedimiento de afinación de aleaciones de cobre, la fusión, la oxidación, la afinación, la reducción y la colada tienen lugar respectivamente en un horno vertical, un horno oxidador, un horno de afinación, un reductor y un horno de colada, en donde el horno oxidador, el horno de afinación y el horno reductor tienen una misma capacidad volumétrica, que es seis veces superior a la capacidad volumétrica del horno vertical y dos veces superior a la capacidad volumétrica del horno de colada. In the copper alloy refining process, melting, oxidation, refining, reduction, and casting take place respectively in a vertical furnace, an oxidizing furnace, a refining furnace, a reducing furnace, and a casting furnace, where the oxidizing furnace, the refining furnace, and the reducing furnace have the same volumetric capacity, which is six times greater than the volumetric capacity of the vertical furnace and twice greater than the volumetric capacity of the casting furnace.

Adicionalmente, en el procedimiento de afinación de aleaciones de cobre, la oxidación tiene lugar en un horno oxidador que tiene una disposición donde resulta una relación entre la superficie (S) libre del cobre fundido y la altura (A) del mismo cobre fundido igual a ocho. Additionally, in the copper alloy refining process, oxidation takes place in an oxidizing furnace that has an arrangement where the ratio between the free surface (S) of the molten copper and the height (A) of the same molten copper equals eight.

Adicionalmente, en el procedimiento de afinación de aleaciones de cobre, la afinación tiene lugar en un horno de afinación que tiene una disposición donde resulta una relación entre la superficie (S) libre del cobre fundido y la altura (A) del mismo cobre fundido superior a quince. Additionally, in the copper alloy refining process, the refining takes place in a refining furnace that has an arrangement where the ratio between the free surface (S) of the molten copper and the height (A) of the same molten copper is greater than fifteen.

Adicionalmente, en el procedimiento de afinación de aleaciones de cobre, la reducción tiene lugar en un horno reductor que tiene una disposición donde resulta una relación entre la superficie (S) libre del cobre fundido y la altura (A) del mismo cobre fundido igual a dos. Additionally, in the copper alloy refining process, the reduction takes place in a reducing furnace that has an arrangement where the ratio between the free surface (S) of the molten copper and the height (A) of the same molten copper equals two.

Adicionalmente, en el procedimiento de afinación de aleaciones de cobre, la fusión, la oxidación, la afinación, la reducción y la colada tienen lugar respectivamente en un horno vertical, un horno oxidador, un horno de afinación, un reductor y un horno de colada, en donde la capacidad de tratamiento en toneladas por hora del horno oxidador, del horno de afinación y del horno reductor es la misma y seis veces superior a la capacidad de tratamiento en toneladas por hora del horno vertical y dos veces superior a la capacidad de tratamiento en toneladas por hora del horno de colada. Additionally, in the copper alloy refining process, melting, oxidation, refining, reduction, and casting take place respectively in a vertical furnace, an oxidizing furnace, a refining furnace, a reducing furnace, and a casting furnace, where the treatment capacity in tons per hour of the oxidizing furnace, the refining furnace, and the reducing furnace is the same and six times greater than the treatment capacity in tons per hour of the vertical furnace and twice greater than the treatment capacity in tons per hour of the casting furnace.

Adicionalmente, en el procedimiento de afinación de aleaciones de cobre, el horno vertical descarga el cobre líquido en el horno oxidador en continuo, el horno oxidador descarga el cobre líquido en el horno de afinación cada seis horas, el horno de afinación descarga el cobre líquido en el horno reductor cada seis horas, el horno reductor descarga el cobre líquido en el horno de colada cada tres horas y el horno de colada entrega el cobre líquido en continuo. Additionally, in the copper alloy refining process, the vertical furnace discharges liquid copper into the oxidizing furnace continuously, the oxidizing furnace discharges liquid copper into the refining furnace every six hours, the refining furnace discharges liquid copper into the reducing furnace every six hours, the reducing furnace discharges liquid copper into the casting furnace every three hours, and the casting furnace delivers liquid copper continuously.

Adicionalmente, el procedimiento de afinación de aleaciones de cobre se lleva a cabo mediante un sistema de afinación de aleaciones de cobre descrito. Additionally, the copper alloy tuning procedure is carried out using a copper alloy tuning system described.

Gracias a la presente invención, se consigue mejorar el rendimiento energético y una mayor eficiencia en los procesos de tratamiento de cobre reciclado conocidos en el estado de la técnica. Thanks to the present invention, it is possible to improve energy performance and increase the efficiency of the recycled copper treatment processes known in the state of the art.

Otras características y ventajas del sistema y procedimiento de afinación de aleaciones de cobre resultarán evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, que se ilustra a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos que se acompañan. Other features and advantages of the copper alloy refining system and procedure will become evident from the description of a preferred, but not exclusive, embodiment, which is illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

La Figura 1 es una vista esquemática de una realización preferida del sistema de afinación de aleaciones de cobre de la presente invención. Figure 1 is a schematic view of a preferred embodiment of the copper alloy tuning system of the present invention.

La Figura 2 es una vista esquemática de un horno vertical en una realización preferida del sistema de afinación de aleaciones de cobre de la presente invención. Figure 2 is a schematic view of a vertical furnace in a preferred embodiment of the copper alloy refining system of the present invention.

La Figura 3 es una vista esquemática de un horno oxidador en una realización preferida del sistema de afinación de aleaciones de cobre de la presente invención. Figure 3 is a schematic view of an oxidizing furnace in a preferred embodiment of the copper alloy refining system of the present invention.

La Figura 4 es una vista esquemática de un horno de afinación en una realización preferida del sistema de afinación de aleaciones de cobre de la presente invención. Figure 4 is a schematic view of a refining furnace in a preferred embodiment of the copper alloy refining system of the present invention.

La Figura 5 es una vista esquemática de un horno reductor en una realización preferida del sistema de afinación de aleaciones de cobre de la presente invención. Figure 5 is a schematic view of a reduction furnace in a preferred embodiment of the copper alloy refining system of the present invention.

La Figura 6 es una vista esquemática de una realización preferida del procedimiento de afinación de aleaciones de cobre de la presente invención. Figure 6 is a schematic view of a preferred embodiment of the copper alloy refining process of the present invention.

Descripción de una realización preferida Description of a preferred embodiment

La presente invención se refiere a un sistema de afinación de aleaciones de cobre que, por su particular disposición, permite aportar notables ventajas al estado de la técnica. The present invention relates to a copper alloy refining system which, due to its particular arrangement, provides significant advantages over the state of the art.

Tal y como se muestra esquemáticamente en la figura 1, el sistema de afinación de aleaciones de cobre comprende un horno vertical 1, un horno oxidador 2, un horno de afinación 3, un horno reductor 4 y un horno de colada 5, que están dispuestos secuencialmente uno a continuación del otro en este orden, y vinculados entre sí para permitir el paso a su través de cobre fundido 12 resultante de una carga de cobre 11, aleación de cobre o chatarra de cobre introducida en el horno vertical 1. As shown schematically in Figure 1, the copper alloy refining system comprises a vertical furnace 1, an oxidizing furnace 2, a refining furnace 3, a reducing furnace 4, and a casting furnace 5, which are arranged sequentially one after the other in this order, and linked together to allow the passage through them of molten copper 12 resulting from a charge of copper 11, copper alloy, or copper scrap introduced into the vertical furnace 1.

La carga de cobre 11 introducida en el sistema de afinación de aleaciones de cobre de la invención y el cobre fundido 12 resultante de su fusión en el horno vertical 1 sigue, por tanto, un recorrido secuencial atravesando el horno vertical 1, el horno oxidador 2, el horno de afinación 3, el horno reductor 4 y el horno de colada 5 en este orden. The copper charge 11 introduced into the copper alloy refining system of the invention and the molten copper 12 resulting from its melting in the vertical furnace 1 thus follows a sequential path through the vertical furnace 1, the oxidizing furnace 2, the refining furnace 3, the reducing furnace 4 and the casting furnace 5 in this order.

Tal y como se aprecia en la figura 1, el horno vertical 1 se encuentra dispuesto al principio del sistema de afinación de aleaciones de cobre de la invención, y es donde se introduce la carga de cobre 11 que se ha de tratar, y tiene una capacidad de fusión de dicha carga de cobre 11 introducida para su transformación en cobre líquido 12. En la figura 2 se representa una posible disposición del horno vertical 1, con una introducción de la carga de cobre 11 por su parte superior, y una salida en continuo de cobre líquido 12 resultante de su fusión y escoria 13 por un lateral inferior. As can be seen in Figure 1, the vertical furnace 1 is located at the beginning of the copper alloy refining system of the invention, and is where the copper charge 11 to be treated is introduced, and has a capacity to melt said copper charge 11 introduced for its transformation into liquid copper 12. Figure 2 shows a possible arrangement of the vertical furnace 1, with an introduction of the copper charge 11 through its upper part, and a continuous outlet of liquid copper 12 resulting from its melting and slag 13 through a lower side.

A continuación, el cobre líquido 12 procedente de la misma carga de cobre 11 fundido pasa al horno oxidador2, que está habilitado para un intercambio de oxígeno con el cobre líquido 12 fundido procedente del horno vertical 1. Seguidamente, el cobre líquido 12 pasa al horno de afinación 3, que está a su vez habilitado para añadir aditivos al cobre líquido 12 procedente del horno oxidador 2. Next, the liquid copper 12 from the same molten copper 11 charge passes to the oxidizing furnace 2, which is equipped for an oxygen exchange with the molten liquid copper 12 from the vertical furnace 1. Subsequently, the liquid copper 12 passes to the refining furnace 3, which is in turn equipped to add additives to the liquid copper 12 from the oxidizing furnace 2.

Posteriormente, el cobre líquido 12 pasa al horno reductor 4, que está habilitado para reducir el cobre líquido 12 procedente del horno de afinación 3. Subsequently, the liquid copper 12 passes to the reducing furnace 4, which is enabled to reduce the liquid copper 12 from the refining furnace 3.

Finalmente, el cobre líquido 12 pasa al horno de colada 5, que está habilitado para recibir el cobre líquido 12 procedente del horno reductor 4, y su entrega en continuo. Finally, the liquid copper 12 passes to the casting furnace 5, which is enabled to receive the liquid copper 12 from the reducing furnace 4, and its continuous delivery.

El sistema de afinación de aleaciones de cobre de la invención propuesta tiene, además, una serie de particularidades. The copper alloy refining system of the proposed invention also has a number of particularities.

Por una parte, el horno oxidador 2, el horno de afinación 3 y el horno reductor 4 tienen una misma capacidad volumétrica. On the one hand, the oxidizing furnace 2, the refining furnace 3 and the reducing furnace 4 have the same volumetric capacity.

Además, dicha misma capacidad volumétrica del horno oxidador 2, del horno de afinación 3 y del horno reductor 4 es seis veces superior a la capacidad volumétrica del horno vertical 1 y, simultáneamente, es dos veces superior a la capacidad volumétrica del horno de colada 5. Por tanto, la capacidad volumétrica del horno de colada 5 es tres veces superior a la del horno vertical 1. Furthermore, the volumetric capacity of the oxidizing furnace 2, the refining furnace 3, and the reducing furnace 4 is six times greater than the volumetric capacity of the vertical furnace 1 and, simultaneously, is twice greater than the volumetric capacity of the casting furnace 5. Therefore, the volumetric capacity of the casting furnace 5 is three times greater than that of the vertical furnace 1.

Por otra parte, tal y como se aprecia esquemáticamente en la figura 3, el horno oxidador 2 tiene una disposición donde resulta una relación entre la superficie libre S de la carga de cobre líquido 12 fundido y la altura A de la misma carga de cobre líquido 12 fundido igual a ocho, es decir, S(m2)/A(m) = 8, utilizando obviamente unidades coherentes de superficie y altura, en este caso metros. Furthermore, as can be seen schematically in Figure 3, the oxidizing furnace 2 has an arrangement where the ratio between the free surface S of the molten liquid copper charge 12 and the height A of the same molten liquid copper charge 12 is equal to eight, that is, S(m2)/A(m) = 8, obviously using coherent units of surface and height, in this case meters.

Este detalle del horno oxidador 2 aporta la ventaja de suponer una gran capacidad de intercambio de oxígeno con cobre, así como una superficie suficiente para el intercambio del cobre con los fundentes. El horno oxidador 2 también puede incorporar una inyección de oxígeno por lanzas o tapones porosos para permitir un buen escoriado. Igualmente, según se aprecia esquemáticamente en la figura 4, el horno de afinación 3 tiene una disposición donde resulta una relación entre la superficie libre S del cobre líquido 12 y la altura A de la misma carga de cobre líquido 12 superior a quince, es decir, S(m2)/A(m)>15, utilizando obviamente unidades coherentes de superficie y altura, en este caso metros. This feature of oxidizing furnace 2 offers the advantage of providing a high oxygen exchange capacity with copper, as well as a sufficient surface area for copper exchange with the fluxes. Oxidizing furnace 2 can also incorporate oxygen injection via lances or porous plugs to facilitate efficient slag removal. Similarly, as shown schematically in Figure 4, refining furnace 3 is configured to achieve a ratio between the free surface area S of the liquid copper 12 and the height A of the same charge of liquid copper 12 greater than fifteen, that is, S(m2)/A(m)>15, obviously using consistent units of surface area and height, in this case, meters.

Este detalle del horno de afinación 3 aporta la ventaja de una gran capacidad de intercambio superficial, con poca altura de cobre líquido 12 y gran sección, con gran facilidad de escoriado y gran movimiento del cobre a través de tapones porosos, permitiendo la carga de aditivos y un buen escoriado automático. This detail of the refining furnace 3 provides the advantage of a large surface exchange capacity, with a small height of liquid copper 12 and a large section, with great ease of slag removal and great movement of copper through porous plugs, allowing the loading of additives and good automatic slag removal.

Asimismo, también se aprecia en la figura 5, que el horno reductor 4 tiene una disposición donde resulta una relación entre la superficie libre S del cobre líquido 12 fundido y la altura A de la misma carga de cobre fundido igual a dos, es decir, S(m2)/A(m) = 2, utilizando obviamente unidades coherentes de superficie y altura, en este caso metros. Este detalle del horno reductor 4 supone la ventaja de una gran capacidad de intercambio de reducción, con una gran altura de cobre líquido 12 y poca sección. El horno reductor 4 también puede presentar una inyección de agente reductor mediante lanzas o tapones porosos. As can also be seen in Figure 5, the reduction furnace 4 is arranged in such a way that the ratio between the free surface area S of the molten liquid copper 12 and the height A of the same molten copper charge is equal to two, that is, S(m²)/A(m) = 2, obviously using consistent units of surface area and height, in this case meters. This feature of the reduction furnace 4 provides the advantage of a high reduction exchange capacity, with a large height of liquid copper 12 and a small cross-section. The reduction furnace 4 can also be equipped with reducing agent injection via lances or porous plugs.

El sistema de afinación de aleaciones de cobre de la presente invención previene de los inconvenientes de los procesos pirometalúrgicos conocidos en el estado de la técnica, y permite un funcionamiento y fundición continúa denominada por parte del propio solicitante fundidora circular de cobre (CCS,Circular Copper Smelter),y permite procesar cobre circular de todo tipo con un mínimo de cobre contenido del 94 %, incorporando las ventajas y eliminando las limitaciones de los procesos actuales conocidos en el estado de la técnica (reverbero y "Cosmelt Process"). The copper alloy refining system of the present invention avoids the drawbacks of pyrometallurgical processes known in the state of the art, and allows continuous operation and melting called by the applicant a circular copper smelter (CCS), and allows processing circular copper of all types with a minimum copper content of 94%, incorporating the advantages and eliminating the limitations of current processes known in the state of the art (reverberatory and "Cosmelt Process").

El sistema de afinación de aleaciones de cobre de la presente invención optimiza cada horno en función de la fase que es necesaria para la purificación del cobre circular, obteniendo así un mayor rendimiento energético y una mayor eficiencia en cada proceso de afinación del cobre. The copper alloy refining system of the present invention optimizes each furnace according to the phase required for the purification of circular copper, thus obtaining greater energy yield and greater efficiency in each copper refining process.

En la figura 2 se puede apreciar en mayor detalle el horno vertical 1, en donde se aprecia la carga de cobre 11 a tratar en su parte superior, y una salida de cobre líquido 12 y escoria 13 por un lateral inferior. Los mecheros de combustión 14 están desplazados hacia atrás y permitiendo generar una balsa de cobre líquido 12 que facilita el traslado y salida de la escoria 13 hacia el horno de oxidador 2. Figure 2 shows the vertical furnace 1 in greater detail, where the copper charge 11 to be processed is visible at the top, and liquid copper 12 and slag 13 are discharged from the lower side. The combustion burners 14 are positioned rearward, creating a pool of liquid copper 12 that facilitates the transfer and discharge of the slag 13 to the oxidizer furnace 2.

En el caso por ejemplo de desear afinar en continuo X toneladas/hora de reciclado de cobre en el sistema de afinación de aleaciones de cobre de la invención, la capacidad de tratamiento de fusión del horno vertical 1 será entonces de X toneladas/hora. In the case, for example, of wanting to continuously refine X tons/hour of recycled copper in the copper alloy refining system of the invention, the melt treatment capacity of the vertical furnace 1 will then be X tons/hour.

Por lo tanto, y de acuerdo con el detalle referido anteriormente de que la capacidad volumétrica del horno oxidador 2, del horno de afinación 3 y del horno reductor 4 es seis veces superior a la capacidad volumétrica del horno vertical 1, la capacidad de tratamiento del horno oxidador 2 es 6X, considerando a X como la capacidad de tratamiento en continuo en toneladas/hora de afinar reciclado de cobre por el horno vertical 1. El horno oxidador 2 recibe en continuo el cobre líquido 12 desde el horno vertical 1, y se vacía y entrega el cobre líquido 12 al horno de afinación 3 cada seis horas. Therefore, and in accordance with the detail referred to above that the volumetric capacity of the oxidizing furnace 2, the refining furnace 3 and the reducing furnace 4 is six times greater than the volumetric capacity of the vertical furnace 1, the treatment capacity of the oxidizing furnace 2 is 6X, considering X as the continuous treatment capacity in tons/hour of refining recycled copper by the vertical furnace 1. The oxidizing furnace 2 continuously receives liquid copper 12 from the vertical furnace 1, and empties and delivers the liquid copper 12 to the refining furnace 3 every six hours.

A continuación, el horno de afinación 3, también con capacidad de tratamiento de 6X, tras recibir la carga de cobre líquido 12 desde el horno oxidador 2, sufre un vaciado del cobre líquido 12 hacia el horno reductor 4 cada seis horas. Next, the refining furnace 3, also with a treatment capacity of 6X, after receiving the liquid copper load 12 from the oxidizing furnace 2, undergoes an emptying of the liquid copper 12 into the reducing furnace 4 every six hours.

La capacidad de tratamiento del horno reductor 4 también es igualmente de 6X, recibiendo cobre líquido 12 desde el horno de afinación 3 cada seis horas. The treatment capacity of the reduction furnace 4 is also likewise 6X, receiving liquid copper 12 from the refining furnace 3 every six hours.

Sin embargo, teniendo en cuenta que la capacidad volumétrica del horno de colada 5 es la mitad que la del horno reductor 4, el horno de colada 5 tiene una capacidad de tratamiento de 3X. However, considering that the volumetric capacity of casting furnace 5 is half that of reduction furnace 4, casting furnace 5 has a treatment capacity of 3X.

Por lo tanto, el horno reductor 4 descarga el cobre líquido 12 al horno de colada 5 cada tres horas, y el cobre líquido 12 sale posteriormente del horno de colada 5 de forma continua. Therefore, the reducing furnace 4 discharges liquid copper 12 into the casting furnace 5 every three hours, and the liquid copper 12 subsequently flows out of the casting furnace 5 continuously.

Es decir, el horno vertical 1 y el horno de espera y colada 5 están dispuestos para un funcionamiento y una transferencia del cobre líquido 12 en continuo, mientras que el horno de oxidación 2, el horno de afinación 3 y el horno reductor 4 están dispuestos para un llenado y vaciado discontinuos. That is, the vertical furnace 1 and the holding and casting furnace 5 are arranged for continuous operation and transfer of liquid copper 12, while the oxidation furnace 2, the refining furnace 3 and the reducing furnace 4 are arranged for discontinuous filling and emptying.

La invención también incluye un procedimiento de afinación de aleaciones de cobre. En una realización, dicho procedimiento de la invención puede ser también llevado a cabo mediante el uso del sistema de afinación de aleaciones de cobre descrito anteriormente y también incluido en la invención. The invention also includes a process for refining copper alloys. In one embodiment, this process of the invention can also be carried out using the copper alloy refining system described above and also included in the invention.

El procedimiento de afinación de aleaciones de cobre incluido en la invención comprende las siguientes etapas sucesivas, tal y como se representa esquemáticamente en la figura 6: The copper alloy refining process included in the invention comprises the following successive steps, as schematically represented in Figure 6:

a. Fusión 100 de una carga de cobre 11 y su transformación en cobre líquido 12, a. Melting 100 of a copper charge 11 and its transformation into liquid copper 12,

b. Oxidación 101 del cobre líquido 12, b. Oxidation 101 of liquid copper 12,

c. Afinación 102 del cobre líquido 12, c. Tuning 102 of liquid copper 12,

d. Reducción 103 del cobre líquido 12, d. Reduction 103 of liquid copper 12,

e. Colada 104 del cobre líquido 12. e. Casting 104 of liquid copper 12.

El dicho procedimiento de afinación de aleaciones de cobre, la fusión 100, la oxidación 101, la afinación 102, la reducción 103 y la colada 104 tienen lugar respectivamente en un horno vertical 1, un horno oxidador 2, un horno de afinación 3, un reductor 4 y un horno de colada 5, en donde el horno oxidador 2, el horno de afinación 3 y el horno reductor 4 tienen una misma capacidad volumétrica, que es seis veces superior a la capacidad volumétrica del horno vertical 1 y dos veces superior a la capacidad volumétrica del horno de colada 5. The said copper alloy refining process, melting 100, oxidation 101, refining 102, reduction 103 and casting 104 take place respectively in a vertical furnace 1, an oxidizing furnace 2, a refining furnace 3, a reducing furnace 4 and a casting furnace 5, wherein the oxidizing furnace 2, the refining furnace 3 and the reducing furnace 4 have the same volumetric capacity, which is six times greater than the volumetric capacity of the vertical furnace 1 and twice greater than the volumetric capacity of the casting furnace 5.

También en dicho procedimiento de afinación de aleaciones de cobre, el horno oxidador 2 donde tiene lugar la oxidación 101 tiene una disposición donde resulta una relación entre la superficie (S) libre del cobre fundido 12 y la altura (A) del mismo cobre fundido 12 igual a ocho. Also in said copper alloy refining procedure, the oxidizing furnace 2 where oxidation 101 takes place has an arrangement where the ratio between the free surface (S) of the molten copper 12 and the height (A) of the same molten copper 12 equals eight.

También en el mismo procedimiento de afinación de aleaciones de cobre, el horno de afinación 3, donde tiene lugar la afinación 103, tiene una disposición donde resulta una relación entre la superficie (S) libre del cobre fundido 12 y la altura (A) del mismo cobre fundido 12 superior a quince. Also in the same copper alloy refining procedure, the refining furnace 3, where refining 103 takes place, has an arrangement where the ratio between the free surface (S) of the molten copper 12 and the height (A) of the same molten copper 12 is greater than fifteen.

También en el mismo procedimiento de afinación de aleaciones de cobre, la reducción 104 tiene lugar en un horno reductor 4 que tiene una disposición donde resulta una relación entre la superficie (S) libre del cobre fundido 12 y la altura (A) del mismo cobre fundido 12 igual a dos. Also in the same copper alloy refining procedure, the reduction 104 takes place in a reducing furnace 4 which has an arrangement where the ratio between the free surface (S) of the molten copper 12 and the height (A) of the same molten copper 12 equals two.

En este procedimiento de afinación de aleaciones de cobre de la invención, la fusión 100, la oxidación 101, la afinación 102, la reducción 103 y la colada 104 tienen lugar respectivamente en un horno vertical 1, un horno oxidador 2, un horno de afinación 3, un reductor 4 y un horno de colada 5, en donde la capacidad de tratamiento en toneladas por hora del horno oxidador 2, del horno de afinación 3 y del horno reductor 4 es la misma y seis veces superior a la capacidad de tratamiento en toneladas por hora del horno vertical 1 y dos veces superior a la capacidad de tratamiento en toneladas por hora del horno de colada 5. In this copper alloy refining process of the invention, melting 100, oxidation 101, refining 102, reduction 103 and casting 104 take place respectively in a vertical furnace 1, an oxidizing furnace 2, a refining furnace 3, a reducing furnace 4 and a casting furnace 5, wherein the treatment capacity in tons per hour of the oxidizing furnace 2, the refining furnace 3 and the reducing furnace 4 is the same as and six times greater than the treatment capacity in tons per hour of the vertical furnace 1 and twice greater than the treatment capacity in tons per hour of the casting furnace 5.

Además, en el procedimiento de afinación de aleaciones de cobre de la invención, el horno vertical 1 descarga el cobre líquido 12 en el horno oxidador 2 en continuo, el horno oxidador 2 descarga el cobre líquido 12 en el horno de afinación 3 cada seis horas, el horno de afinación 3 descarga el cobre líquido 12 en el horno reductor 4 cada seis horas, el horno reductor 4 descarga el cobre líquido 12 en el horno de colada 5 cada tres horas, y el horno de colada 5 entrega el cobre líquido 12 en continuo. Furthermore, in the copper alloy refining process of the invention, the vertical furnace 1 discharges liquid copper 12 into the oxidizing furnace 2 continuously, the oxidizing furnace 2 discharges liquid copper 12 into the refining furnace 3 every six hours, the refining furnace 3 discharges liquid copper 12 into the reducing furnace 4 every six hours, the reducing furnace 4 discharges liquid copper 12 into the casting furnace 5 every three hours, and the casting furnace 5 delivers liquid copper 12 continuously.

El procedimiento de afinación de aleaciones de cobre de la invención también se puede llevar a cabo en el sistema de afinación de aleaciones de cobre también incluido en la misma invención. The copper alloy tuning procedure of the invention can also be carried out in the copper alloy tuning system also included in the same invention.

Claims

1. A copper alloy refining system, characterized in that it comprises a vertical furnace (1), an oxidizing furnace (2), a refining furnace (3), a reducing furnace (4) and a casting furnace (5) which are arranged sequentially one after the other in this order and linked together to allow the passage through them of molten copper (12) resulting from a copper charge (11) or a copper alloy charge introduced into the vertical furnace (1); wherein the vertical furnace (1) has a melting capacity for the introduced copper charge (11), wherein the oxidizing furnace (2) is enabled for an oxygen exchange with the molten copper (12) from the vertical furnace (1), wherein the refining furnace (3) is enabled to add additives to the molten copper (12) from the oxidizing furnace (2), wherein the reducing furnace (4) is enabled to reduce the molten copper (12) from the refining furnace (3), wherein the casting furnace (5) is enabled to receive the molten copper (12) from the reducing furnace (4); wherein the oxidizing furnace (2), the refining furnace (3) and the reducing furnace (4) have the same volumetric capacity, which is six times greater than the volumetric capacity of the vertical furnace (1) and twice greater than the volumetric capacity of the casting furnace (5).

2. The copper alloy refining system according to claim 1, wherein the vertical furnace (1) and the casting furnace (5) have continuous output capacity of molten copper (12), and the oxidizing furnace (2), the refining furnace (3) and the reducing furnace (4) are provided for discontinuous filling and emptying.

3. The copper alloy refining system according to any of the preceding claims, wherein the oxidizing furnace (2) has an arrangement in which this oxidizing furnace (2) is configured to work with a ratio between the free surface (S) of the molten copper (12) and the height (A) of the same molten copper (12) equal to eight.

4. The copper alloy refining system according to any of the preceding claims, wherein the refining furnace (3) has an arrangement in which this refining furnace (3) is configured to work with a ratio between the free surface (S) of the molten copper (12) and the height (A) of the same molten copper (12) greater than fifteen.

5. The copper alloy refining system according to any of the preceding claims, wherein the reducing furnace (4) has an arrangement in which this reducing furnace (4) is configured to work with a ratio between the free surface (S) of the molten copper (12) and the height (A) of the same molten copper (12) equal to two.

6. The copper alloy refining system according to any of the preceding claims, wherein the vertical furnace (1) is configured to admit the introduction of the copper charge (11) through its upper part, and the exit through a lower side of liquid copper (12) and slag (13) resulting from the melting of the copper charge (11).

7. The copper alloy refining system according to any of the preceding claims, wherein the oxidizing furnace (2) incorporates an oxygen injection by means of porous lances or plugs.

8. The copper alloy refining system according to any of the preceding claims, wherein the refining furnace (3) incorporates porous plugs.

9. The copper alloy refining system according to any of the preceding claims, wherein the reducing furnace (4) incorporates an injection of reducing agent by means of lances or porous plugs.

10. A copper alloy refining process, characterized in that it comprises the following successive steps:

a. Melting (100) of a copper charge (11) and its transformation into liquid copper (12),

b. Oxidation (101) of liquid copper (12),

c. Tuning (102) of liquid copper (12),

d. Reduction (103) of liquid copper (12),

e. Casting (104) of liquid copper (12);

wherein melting (100), oxidation (101), refining (102), reduction (103) and casting (104) take place respectively in a vertical furnace (1), an oxidizing furnace (2), a refining furnace (3), a reducing furnace (4) and a casting furnace (5), wherein the oxidizing furnace (2), the refining furnace (3) and the reducing furnace (4) have the same volumetric capacity, which is six times greater than the volumetric capacity of the vertical furnace (1) and twice greater than the volumetric capacity of the casting furnace (5).

11. The copper alloy refining process according to claim 10, wherein the oxidation (101) takes place in an oxidizing furnace (2), has an arrangement where the ratio between the free surface (S) of the molten copper (12) and the height (A) of the same molten copper (12) is equal to eight.

12. The refining process of copper alloys according to any of claims 10 to 11, wherein the refining (103) takes place in a refining furnace (3) having an arrangement where the ratio between the free surface (S) of the molten copper (12) and the height (A) of the same molten copper (12) is greater than fifteen.

13. The copper alloy refining process according to any of claims 10 to 12, wherein the reduction (104) takes place in a reducing furnace (4) having an arrangement where the ratio between the free surface (S) of the molten copper (12) and the height (A) of the same molten copper (12) is equal to two.

14. The copper alloy refining process according to any of claims 10 to 13, wherein melting (100), oxidation (101), refining (102), reduction (103) and casting (104) take place respectively in a vertical furnace (1), an oxidizing furnace (2), a refining furnace (3), a reducing furnace (4) and a casting furnace (5), wherein the treatment capacity in tonnes per hour of the oxidizing furnace (2), the refining furnace (3) and the reducing furnace (4) is the same as and six times greater than the treatment capacity in tonnes per hour of the vertical furnace (1) and twice greater than the treatment capacity in tonnes per hour of the casting furnace (5).

15. The copper alloy refining process according to any of claims 11 to 14, wherein the vertical furnace (1) continuously discharges liquid copper (12) into the oxidizing furnace (2), wherein the oxidizing furnace (2) discharges liquid copper (12) into the refining furnace (3) every six hours, wherein the refining furnace (3) discharges liquid copper (12) into the reducing furnace (4) every six hours, wherein the reducing furnace (4) discharges liquid copper (12) into the casting furnace (5) every three hours, and wherein the casting furnace (5) continuously delivers liquid copper (12).

16. The copper alloy tuning process according to any of claims 10 to 15, carried out by means of a copper alloy tuning system according to any of claims 1 to 9.