FI103135B - Menetelmä kuonan puhdistamiseksi sähköuunissa - Google Patents

Description

103135

" MENETELMÄ KUONAN PUHDISTAMISEKSI SÄHKÖUUNISSA

Tämä keksintö kohdistuu menetelmään metallurgisissa ei-rautametallien 5 valmistusprosesseissa syntyvän kuonan puhdistamiseksi sähköuunissa, ja erityisesti menetelmä kohdistuu puolijatkuvaan puhdistusmenetelmään.

Nikkelin ja kuparin pyrometallurgisissa valmistusprosesseissa kuivattu hienojakoinen nikkeli-ja/tai kuparisulfidirikaste johdetaan ensin esimerkiksi liekkisula-10 tusuuniin, jonne rikasteen lisäksi syötetään ilmaa, happea tai niiden seosta ja kuonaa muodostavaa ainetta kuten hiekkaa. Uunissa rikaste reagoi muiden uuniin syötettävien aineiden kanssa ja uunin pohjalle laskeutuu kaksi kerrosta, joista alempi on arvometallit pääosin sisältävä kivi ja ylempi on kuonakerros, joka sisältää myös arvometalleja vähäisessä määrin.

15

Liekkisulatusuunista tai muusta prosessoinnin ensimmäisessä vaiheessa olevasta uunista tuleva hapettunut kuona sisältää sen verran arvometalleja, että sen käsittelyä jatketaan, yleisimmin sähköuunissa, jolloin kuonaa pelkistetään jonkin pelkistimen kuten koksin avulla. Sähköuunikäsittelyssä kuonafaa-20 siin sitoutuneet arvometallit pelkistyvät ja eroavat omaksi kivifaasikseen kuonakerroksen alapuolelle. Syntynyt kivi ja poisheitettävä, pelkistynyt kuona poistetaan kumpikin oman laskuaukkonsa kautta. Arvometalleiksi lasketaan kuparin ja nikkelin lisäksi jalometallit ja rikasteessa pieninä määrinä esiintyvät muut ei-rautametallit kuten koboltti.

25 *

Useimmiten kuonan käsittelyyn käytettävää sähköuunia ajetaan panosproses-sina. Tällöin uunin tilavuus eli panoksen koko ja panoksen käsittelyyn eri vaiheineen tarvittava aika rajoittaa uunin kapasiteettia. Jos siis esimerkiksi rikasteen sulatuskapasiteettia nostetaan, pitää myös joko sähköuunika-30 pasiteettia nostaa esimerkiksi ottamalla käyttöön kaksi sähköuunia tai korvaa- 2 103135 maila yksi uuni toisella isommalla, tai lyhentää panoksen pelkistymis- ja laskeuttamisaikaa eli tinkiä talteensaannista.

Panoksittain toimivien sähköuunien kapasiteetin nostamiseksi on kehitetty 5 erilaisia tapoja. US patentissa 3857700 on kuvattu menetelmä, jossa kuonan puhdistusta tehostetaan mekaanisen sekoituksen avulla. US patentissa 4110107 puolestaan kuvataan menetelmä, jossa pelkistykseen käytettävä hiili injektoidaan kuonasulan sisään ja US patentin 4168156 mukaisessa menetelmässä kuonausta pyritään tehostamaan syöttämällä sulan sisään kaasua.

10 US patentista 3666440 tunnetaan kuonanpuhdistusmenetelmä, jossa käytetään jatkuvatoimista sähköuunia. Tämäntyyppisessä uunissa on käsitellyn jätekuonan poistoaukko järjestetty samalle tasolle kuin uuniin syötettävän hapettuneen kuonan syöttöaukko. Uunin etu on se, että kuona lasketaan 15 uunista ulos ylivuotona. Koska pisimmälle pelkistynyt kuona on pinnalla, on edullista, että juuri se lasketaan ulos. Panosprosessissahan kuonan laskuauk-ko on kuonakerroksen alaosassa, jossa kuonan puhdistuminen tapahtuu viimeiseksi. Toisaalta jatkuvan prosessin haitta on se, että aikaa myöten uunin tilavuudesta suuri osa jää käyttämättä, kun sisään tuleva kuona virtaa nopeinta 20 reittiä uunista ulos. US patentin 3666440 mukaisessa menetelmässä tätä on pyritty estämään syöttöpäähän sijoitetulla, alas kuonakerrokseen ulottuvalla seinärakenteella.

Tämän keksinnön mukaisesti on nyt panoksittain toimivan uunin kapasiteetin 25 nostamiseksi kehitetty kuonanpuhdistusmenetelmä, jota voitaisiin kutsua puolijatkuvaksi. Menetelmällä pyritään yhdistämään panoksittain toimivan ja jatkuvan menetelmän edut ja kuitenkin minimoimaan menetelmien haitat.

Kuten edelläolevasta on käynyt ilmi, sähköuunissa on käytössä yleensä 30 samanaikaisesti yksi kuonan laskuaukko; panoksittain toimivassa uunissa se 3 103135 on kuonakerroksen alaosassa ja jatkuvatoimisessa puolestaan syöttöaukon v korkeudella, jolloin pelkistetty kuona poistuu ylivuotona. On selvää, että uuniin aina rakennetaan varalle ainakin toinen laskuaukko, mutta tämän keksinnön puitteissa ei tällaisia aukkoja ole huomioitu. Nyt kehitetyn menetelmän mukai-5 sesti sähköuuni on varustettu ainakin kahdella aktiiviseen käyttöön tarkoitetul la kuonan poistoaukolla, joista alempi on perinteisen, panoksittain toimivan uunin poistoaukon tasossa ja toinen korkeammalla, joko syöttöaukon korkeudella tai vain hieman sen alapuolella. Tekstissä käytetyillä sanonnoilla laskuaukko, poistoaukko ja (kuona)reikä tarkoitetaan kaikilla samaa asiaa. 10 Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät esille oheisista vaatimuksista.

Keksinnön mukaisen menetelmän avulla koko sähköuuniin laskettavan panoksen määrä nousee perinteiseen panosprosessiin verrattuna 20 -50%, mutta panoksen kokonaiskäsittelyaika pysyy samana.

15

Keksinnön mukaista, ns. puolijatkuvaa sähköuunia voidaan ajaa vaihtoehtoisesti kahdella eri tavalla. Kun ylempi kuonan laskuaukko tehdään uunin yläosaan, samalle tasolle tehdään myös sularännit, ja mikäli uunissa on ennestään alemmat reiät ja rännit, myös ne säilytetään. Mikäli on kysymys 20 uudesta sähköuunista, tehdään poistoaukot ja rännit sekä panoksittain toimi vaa että jatkuvaa poistoa varten.

Ensimmäinen ns. puolijatkuvan menetelmän toimintatapa on seuraava: Kuona-puhdistus sähköuunissa alkaa siten, että tunnetulla tavalla alemmasta lasku-, 25 aukosta aikaisemmin kuonasta tyhjäksi laskettua uunia aletaan täyttää laske malla liekkisulatusuunista tai muusta vastaavasta sulatusuunista kuonaa normaalilla tavalla sähköuuniin alemman laskureiän ollessa suljettuna. Kuonan pinnalle on syötetty pelkistävää materiaalia, kuten esim koksia. Uuni täyttyy uunin maksimisulapinnan tasolle eli syöttöaukon korkeudelle tehtyyn ylempään 30 laskuaukkoon saakka, mutta tämän jälkeen laskua jatketaan vielä keskeytyk- 4 103135 settä esim. ajan, joka vastaa 20 - 50% uunin normaalista täyttöajasta. Tällöin uunin ylemmästä reiästä alkaa ylivuoto. On tietysti selvää, että ainakin ylempi kuonan laskuaukko tehdään vastakkaiselle puolelle uunia kuin syöttöaukko. Ylemmästä poistoaukosta ylivuotava kuona on kuonaa, joka on ollut kontaktis-5 sa pelkistävän aineen kanssa kaadon alusta lähtien, joten se on ehtinyt hyvin pelkistymään ja laskeutumaan, ja sen arvometallipitoisuus on alhainen. Ylivuoto on lopetettava, kun uuniin syötettävä kuona alkaa virrata liian suoraan ylivuotona ulos. Sulatusuunista tapahtuva lasku sähköuuniin lopetetaan ja sähköuunia prosessoidaan tämän jälkeen panoksittain toimivan uunin luontei-10 sesti pelkistäen, laskeuttaen ja Tikittäen normaalilla tavalla. Lopullinen puhdis tetun kuonan uloslasku tapahtuu alemmasta kuonareiästä normaalin panos-prosessin tapaan.

Toinen ns. puolijatkuva toimintatapa on, että rakennetaan sähköuunin ylempi 15 kuonan poistoaukko ränneineen uunin maksimisulapinnan alapuolelle, esim.

etäisyydelle, joka on ylhäältäpäin laskettuna korkeintaan 1/2, edullisesti noin 1/3 maksimisulapinnan ja normaalin kuonan poistoaukon välisestä korkeudesta. Uunin toiminta tapahtuu aluksi samoin kuin edellä kerrottiin, eli tyhjäksi laskettua uunia aletaan täyttää laskemalla liekkisulatusuunista tai muusta 20 vastaavasta sulatus-uunista kuonaa normaalilla tavalla sähköuuniin alemman laskureiän ollessa suljettuna. Kuonan pinnalle on syötetty pelkistävää materiaalia, kuten esim. koksia. Uuni täyttyy ylempään laskuaukkoon saakka, mutta tämän jälkeen laskua jatketaan vielä keskeytyksettä esim. ajan, joka vastaa esim. 20 - 50% uunin normaalista täyttöajasta. Tällöin uunin ylemmästä reiästä 25 alkaa ylivuoto. Sopivan ylijuoksutusajan jälkeen ylempi reikä suljetaan ja kuonapinta nostetaan maksimiin. Uunin tyhjennys aloitetaan normaalia lyhyemmän prosessointiajan jälkeen ensin ylemmästä laskuaukosta, sillä voidaan lähteä siitä, että kuonan pintakerros on jo prosessoitunutta, pelkistynyttä kuonaa. Sopivan ajan eli normaalin panosprosessiin kuuluvan ajan kuluttua 30 kuonan lasku saatetaan loppuun alemmasta reiästä.

5 103135

Kuten edelläolevista toimintatapojen kuvauksista nähdään, on nyt periaatteessa panosmenetelmään tarkoitettua sähköuunia mahdollista ajaa puolijatkuva-na, ja tällä tavalla uunin kapasiteettia pysytään nostamaan merkittävästi.

5 Keksinnön mukaisella menetelmällä on käyttöä erityisesti tuotannon lisäyksen hoitamisessa, sillä edullisissa tilanteissa edellä kuvatuilla ratkaisuilla pystytään käsittelemään jopa puolet enemmän kuonaa kuin perinteisellä panosmenetel-mällä. Samaa menetelmää käyttäen voidaan vastaavasti uusi uuni-yksikkö mitoittaa aikaisempaa pienemmäksi.

*

Claims (8)

103135

1. Menetelmä metallurgisissa ei-rautametallien valmistusprosesseissa synty-5 vän kuonan puhdistamiseksi sähköuunissa, tunnettu siitä, että kuonan puhdistus sähköuunissa tapahtuu puolijatkuvana, jolloin sähköuuni on varustettu ainakin kahdella, eri korkeuteen sijoitetulla, kuonan poistoon tarkoitetulla poistoaukolla ja niihin kuuluvilla ränneillä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alempi kuonan poistoaukko on sijoitettu kuonan alapinnan tasolle.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ylempi kuonan poistoaukko on sijoitettu syöttöaukon korkeudelle. 15

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ylempi kuonan poistoaukko on sijoitettu etäisyydelle, joka on ylhäältäpäin laskettuna korkeintaan 1/2 syöttöaukon ja alemman kuonan poistoaukon välisestä korkeudesta. 20 " 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ylempi kuonan poistoaukko on sijoitettu etäisyydelle, joka on ylhäältäpäin laskettuna korkeintaan 1/3 syöttöaukon ja alemman kuonan poistoaukon välisestä korkeudesta. 25

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähköuunin täyttöä sulatusuunista tulevalla kuonalla jatketaan sen jälkeen kun uuni on täyttynyt maksimisulapinnan tasolle vielä ajan, joka vastaa 20 -50 % uunin normaalista täyttöajasta, jonka jälkeen täyttö lopetetaan ja 30 kuonapanos käsitellään panosprosessin luonteisesti. 103135

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähköuunin täyttöä sulatusuunista tulevalla kuonalla jatketaan sen jälkeen kun uuni on täyttynyt ylemmän poistoaukon tasolle vielä ajan, joka vastaa 20 5 - 50 % uunin normaalista täyttöajasta, jonka jälkeen täyttö lopetetaan, ylempi poistoaukko suljetaan, kuonapinta nostetaan maksimisulapinnan tasolle ja kuonapanosta käsitellään panosprosessin luonteisesti.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että panos-10 prosessin luonteisesti käsitelty kuona poistetaan uunista avaamalla ensin ylempi poistoaukko ja vasta sen jälkeen alempi poistoaukko. • f 103135