[go: up one dir, main page]

RU2364640C1 - Method of processing zinc-containing copper materials - Google Patents

Method of processing zinc-containing copper materials Download PDF

Info

Publication number
RU2364640C1
RU2364640C1 RU2008110208/02A RU2008110208A RU2364640C1 RU 2364640 C1 RU2364640 C1 RU 2364640C1 RU 2008110208/02 A RU2008110208/02 A RU 2008110208/02A RU 2008110208 A RU2008110208 A RU 2008110208A RU 2364640 C1 RU2364640 C1 RU 2364640C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zinc
copper
stage
matte
materials
Prior art date
Application number
RU2008110208/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Кириллович Орлов (RU)
Анатолий Кириллович Орлов
Георгий Владимирович Коновалов (RU)
Георгий Владимирович Коновалов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)"
Priority to RU2008110208/02A priority Critical patent/RU2364640C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2364640C1 publication Critical patent/RU2364640C1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to non-ferrous metallurgy immediately dealing with processes of copper-and-zinc materials pyrometallurgic selection, being aimed to provide for selective separation of non-ferrous metals with zinc reduced to gaseous phase at the matte conversion stage. In accordance with the proposed method of zinc-containing copper materials processing matte is charged into the converter and converted by way of air blowing in two stages. Delivery of air with admixture of fuel is performed at the second stage. Charge of zinc-containing copper materials is also performed at the second stage of the conversion process after slag tapping and appearance of new portions of metallic copper. As a result high-grade matte or crude copper is produced alongside with zinc fumes in exhaust gases.
EFFECT: reduced intensifty of capacities utilisation and fuel consumption alongside with combined processing of copper mattes and zinc-containing copper materials.
2 ex

Description

Способ относится к цветной металлургии, в частности к процессам пирометаллургической селекции медно-цинковых материалов, и направлен на селективное разделение цветных металлов с переводом цинка в газовую фазу на стадии конвертирования штейна.The method relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the processes of pyrometallurgical selection of copper-zinc materials, and is aimed at the selective separation of non-ferrous metals with the conversion of zinc into the gas phase at the stage of matte conversion.

Известен способ переработки вторичного медно-цинкового сырья (Пат. №2058407, С22В 9/20, опуб. 20.04.1996), включающий его загрузку в шахтную печь в смеси с флюсующими добавками, плавку, обработку продуктов плавки в электрообогреваемом отстойнике с последующим конвертированием черной меди на черновую медь. Обработку продуктов плавки в отстойнике осуществляют плазменно-дуговым нагревом при 1400-1450°С с подачей углеродистого восстановителя. Недостатками данного способа являются использование больших производственных мощностей и высокий расход топлива (восстановителя).A known method of processing secondary copper-zinc raw materials (Pat. No. 2058407, C22B 9/20, publ. 04/20/1996), including loading it into a shaft furnace mixed with fluxing additives, smelting, processing of smelting products in an electrically heated sump with subsequent conversion of black copper to blister copper. The processing of melting products in the sump is carried out by plasma-arc heating at 1400-1450 ° C with the supply of a carbon reducing agent. The disadvantages of this method are the use of large production capacities and high fuel consumption (reducing agent).

Известен способ переработки медных цинксодержащих материалов (Пат. №1681550, С22В 15/00, опуб. 10.08.1999), включающий их плавку с образованием высокоосновного шлака, обработку шлака углеродсодержащим восстановителем с получением металлической меди и цинковых возгонов. С целью повышения качества металлической меди в процессе обработки шлака восстановителем шлак продувают газом. Также недостатками способа являются использование больших производственных мощностей и высокий расход топлива (восстановителя).A known method of processing copper zinc-containing materials (Pat. No. 1681550, C22B 15/00, publ. 08/10/1999), including melting them with the formation of highly basic slag, treating the slag with a carbon-containing reducing agent to produce metallic copper and zinc sublimates. In order to improve the quality of metallic copper during slag processing with a reducing agent, the slag is blown with gas. Also the disadvantages of the method are the use of large production capacities and high fuel consumption (reducing agent).

За прототип предлагаемого изобретения принят способ переработки медных цинкосодержащих материалов совместно с медным штейном на стадии конвертирования (Бабаджан А.А. Пирометаллургическая селекция. Изд-во «Металлургия». 1968, стр.12-13, рис.1). Способ заключается в заливке штейна и загрузке медных цинкосодержащих материалов в конвертер, продувке воздухом расплава с добавкой восстановителя и получении цинковых возгонов, богатого штейна (или черновой меди) и шлака.The prototype of the present invention adopted a method of processing copper zinc-containing materials together with matte at the stage of conversion (Babadzhan A. A. Pyrometallurgical selection. Publishing house "Metallurgy". 1968, p. 12-13, Fig. 1). The method consists in pouring matte and loading copper zinc-containing materials into the converter, purging the melt with air with the addition of a reducing agent and obtaining zinc sublimates, rich matte (or blister copper) and slag.

В прототипе загрузку цинкосодержащих материалов осуществляют в жидкий штейн на первой стадии конвертерного процесса. Отгонка цинка из расплава на этой стадии практически не происходит, так как улетучивание цинка при недостаточном окислении и относительно низкой температуре расплава 1150-1200°С не может быть значительное. Вторая стадия - окисление ведется быстро и с максимальной подачей воздуха в конвертер. Сульфид железа при этом в значительной степени окисляется до магнетита, сульфид меди - частично окисляется, происходит достаточно большое улетучивание цинка (50-60%), свинца, кадмия и некоторых других металлов. Остальной цинк входит в состав шлаковой фазы расплава. Температура расплава к концу второй стадии повышается до 1350°С. Такая температура необходима для жидкотекучести ванны, т.к. присутствие магнетита увеличивает вязкость и малоподвижность шлака. Жидкотекучесть расплава в периоды плавления и окисления поддерживают периодическим вдуванием в конвертер углевоздушной смеси. Периодическая подача этой смеси во втором периоде необходима также для того, чтобы предотвратить вспенивание расплава в конвертере, которое может привести к выбросу содержимого конвертера через горловину. В третьей стадии через расплав в конвертере продувают смесью каменноугольной пыли с воздухом при расходе его меньше теоретически необходимого количества, благодаря чему происходит восстановление оксида цинка до свободного металла, его отгонка в виде пара, который затем снова в газовой среде окисляется до ZnO и уносится газовым потоком. При продувке магнетит восстанавливается до FeO, а оксид меди до свободного металла. В течение третьей стадии температура расплава должна быть порядка 1350-1450°С. По окончании отгонки цинка дутье останавливают. Жидкие продукты шлак и богатый штейн (или медь) расслаиваются, после чего их раздельно сливают и направляют на дальнейшую переработку (шлак на извлечение меди, штейн на конвертирование до черновой меди). Вместо углевоздушного дутья может быть использована мазутно-воздушная смесь или другой восстановитель.In the prototype, the loading of zinc-containing materials is carried out in liquid matte at the first stage of the converter process. Zinc distillation from the melt practically does not occur at this stage, since zinc volatilization with insufficient oxidation and relatively low melt temperature of 1150-1200 ° C cannot be significant. The second stage - oxidation is carried out quickly and with maximum air supply to the converter. In this case, iron sulfide is largely oxidized to magnetite, copper sulfide is partially oxidized, and a rather large volatilization of zinc (50-60%), lead, cadmium and some other metals occurs. The remaining zinc is part of the slag phase of the melt. The melt temperature at the end of the second stage rises to 1350 ° C. This temperature is necessary for the fluidity of the bath, because the presence of magnetite increases the viscosity and inactivity of the slag. The fluidity of the melt during the periods of melting and oxidation is supported by periodic blowing of the carbohydrate mixture into the converter. Periodic supply of this mixture in the second period is also necessary in order to prevent foaming of the melt in the converter, which can lead to the discharge of the contents of the converter through the neck. In the third stage, a mixture of coal dust with air is blown through the melt in the converter at a flow rate of less than the theoretically necessary amount, due to which zinc oxide is reduced to a free metal, it is distilled off in the form of steam, which is then oxidized to ZnO in the gaseous medium and carried away by the gas stream . When purging, magnetite is reduced to FeO, and copper oxide to free metal. During the third stage, the melt temperature should be about 1350-1450 ° C. At the end of the distillation of zinc, the blasting is stopped. Liquid products slag and rich matte (or copper) are stratified, after which they are separately drained and sent for further processing (slag for copper extraction, matte for conversion to blister copper). Instead of a carbon-air blast, a fuel oil-air mixture or another reducing agent can be used.

На второй стадии процесса до 40-50% цинка уходит в виде оксида в шлак, для извлечения из которого цинка на стадии продувки расплава пылеуглевоздушной смесью следует вести процесс при весьма высоких температурах, расход пылеугля от массы медно-цинкового промпродукта достаточно высок (18-20%). Необходимость периодического вдувания в расплав пылеугольно-воздушной смеси на первой и второй стадиях тоже создает дополнительные трудности для обслуживания персонала. Трудности вызывает также работа с тугоплавкими вязкими ферритными шлаками.At the second stage of the process, up to 40-50% of zinc goes into the slag in the form of oxide, to extract zinc from it at the stage of blowing the melt with a dust-air mixture, the process should be conducted at very high temperatures, dust dust consumption from the mass of copper-zinc by-product is quite high (18-20 %). The need for periodic injection of pulverized coal-air mixture into the melt in the first and second stages also creates additional difficulties for personnel maintenance. Difficulties are also caused by work with refractory viscous ferritic slags.

Недостатками прототипа являются нерациональное использование производственных мощностей и высокий расход топлива (восстановителя).The disadvantages of the prototype are the irrational use of production facilities and high fuel consumption (reducing agent).

Техническим результатом изобретения является снижение загрузки производственных мощностей и расхода топлива (восстановителя) при переработке медных цинкосодержащих материалов.The technical result of the invention is to reduce the load of production capacities and fuel consumption (reducing agent) in the processing of copper zinc-containing materials.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе переработки медных цинкосодержащих материалов, включающем заливку штейна в конвертер, его конвертирование продувкой воздухом в две стадии с подачей на второй стадии воздуха с добавкой топлива и загрузку медных цинкосодержащих материалов в конвертер и получение богатого штейна или черновой меди и цинковых возгонов в отходящих газах, согласно изобретению загрузку медных цинкосодержащих материалов осуществляют на второй стадии конвертирования после слива шлака и появления первых порций металлической меди.The technical result is achieved by the fact that in the proposed method for processing copper zinc-containing materials, including pouring matte into a converter, converting it by blowing air in two stages, supplying air with fuel in the second stage, and loading copper zinc-containing materials into the converter and obtaining rich matte or blister copper and zinc sublimates in the exhaust gases, according to the invention, the loading of copper zinc-containing materials is carried out in the second stage of conversion after the discharge of slag and first serving of metallic copper.

Способ переработки медных цинкосодержащих материалов включает в первой стадии продувку воздухом жидкого штейна с получением сульфидного медного расплава, шлака и удаление последнего, а во второй стадии процесса продувка штейна воздухом с добавкой топлива совмещена с загрузкой медных цинкосодержащих материалов. Первая стадия процесса аналогична конвертированию медных штейнов и заключается в наборе ванны сульфидного медного расплава. Эта стадия протекает за счет тепла экзотермических реакций, введение дополнительного топлива не требуется. На второй стадии продувка воздухом сульфидного медного расплава сопровождается загрузкой медных цинкосодержащих материалов с подачей топлива (восстановителя). После загрузки медных цинкосодержащих материалов цинк возгоняется за счет взаимодействия сульфида цинка с металлической медью, а в сульфидно-металлическом расплаве происходит накопление части сульфида железа, для удаления которого осуществляют кратковременную продувку расплава воздухом с добавкой кварцевого флюса для перевода железа в шлак. При необходимости загрузка медных цинкосодержащих материалов, возгонка цинка, удаление из расплава железа повторяется, а затем процесс конвертирования ведут на богатый штейн или черновую медь.A method for processing copper zinc-containing materials includes, in the first stage, blowing liquid matte with air to produce sulfide copper melt, slag and removing the latter, and in the second stage of the process, blowing matte with air and fuel is combined with loading zinc-containing copper materials. The first stage of the process is similar to the conversion of copper matte and consists in the collection of a bath of sulfide copper melt. This stage proceeds due to the heat of exothermic reactions, the introduction of additional fuel is not required. At the second stage, air purging of the sulfide copper melt is accompanied by the loading of copper zinc-containing materials with the supply of fuel (reducing agent). After loading zinc-containing copper materials, zinc is sublimated due to the interaction of zinc sulfide with metallic copper, and a part of iron sulfide is accumulated in the sulfide-metal melt, to remove which, the melt is briefly blown with air with the addition of quartz flux to transfer iron to slag. If necessary, the loading of copper zinc-containing materials, sublimation of zinc, removal of iron from the melt is repeated, and then the conversion process is carried out on rich matte or blister copper.

Для поддержания требуемого температурного режима жидкой ванны 1250-1450°С, ликвидации дефицита тепла и создания нейтрально восстановительного характера газовой фазы в конвертер вместе с дутьем нужно подавать газообразное топливо (попутный газ от других производств, природный газ и др.). В случае необходимости снижения содержания кислорода в дутье на стадии загрузки в конвертер медных цинкосодержащих материалов дутье можно разбавить азотом, получаемым попутно при производстве кислорода из воздуха.In order to maintain the required temperature regime of the liquid bath 1250-1450 ° C, eliminate the heat deficit and create a neutral reducing character of the gas phase, gaseous fuel (associated gas from other industries, natural gas, etc.) must be supplied to the converter along with the blast. If it is necessary to reduce the oxygen content in the blast at the stage of loading copper zinc-containing materials into the converter, the blast can be diluted with nitrogen, which is obtained in passing in the production of oxygen from air.

Загрузка цинкосодержащих материалов в начало второй стадии конвертирования с появлением первых порций металлической меди в отсутствии удаленного шлака первой стадии приводит к непосредственному контакту загружаемого материала с расплавом сульфидной и металлической меди, что определяет наиболее выгодные термодинамические условия прямого восстановления соединений цинка и снижение расхода восстановителя (топлива).The loading of zinc-containing materials at the beginning of the second stage of conversion with the appearance of the first portions of metallic copper in the absence of removed slag of the first stage leads to direct contact of the loaded material with a melt of sulfide and metallic copper, which determines the most favorable thermodynamic conditions for the direct reduction of zinc compounds and reducing the consumption of reducing agent (fuel) .

Пример 1: Проведен эксперимент по совмещенной плавке медного штейна и медного цинкосодержащего материала в индукционной печи с тиглем (ТГГ-100). Расплавленный медный штейн примитивно продували воздухом с помощью стальной трубки, вертикально установленной над расплавом. Во время продувки в течение 1 часа на поверхность расплава порционно загружали флюс, медный цинкосодержащий материал, восстановитель. Затем прекращали продувку, отстаивали расплав и сливали ферритный шлак. Во втором периоде богатый медный штейн продували воздухом до черновой меди. В результате плавки 40-45% цинка удалено в возгоны, получено 80% ферритного шлака.Example 1: An experiment was conducted on the combined smelting of copper matte and copper zinc-containing material in an induction furnace with a crucible (TGG-100). The molten matte was primitively blown with air using a steel tube vertically mounted above the melt. During purging for 1 hour, flux, copper zinc-containing material, and a reducing agent were portioned onto the surface of the melt. Then the purge was stopped, the melt was defended and the ferritic slag was drained. In the second period, rich matte was blown with air to blister copper. As a result of smelting, 40-45% of zinc was removed into sublimates; 80% of ferritic slag was obtained.

Пример 2: Проведен эксперимент по совмещенной плавке расплава меди и медного цинкосодержащего материала в аналогичных условиях. В первом периоде во время продувки медного штейна порционно загружали флюс. За 0,5 часа получили жидкий шлак и белый матт. Расплав отстаивали и сливали жидкий шлак. Во втором периоде белый матт продували воздухом, с появлением первых порций металлической меди на поверхность расплава порционно загружали медный цинкосодержащий материал и восстановитель, получили черновую медь, ферритный шлак и цинковые возгоны в отходящих газах. В результате плавки 75-85% цинка удалено в возгоны, получено 12% ферритного шлака.Example 2: An experiment was conducted on the combined melting of a melt of copper and copper zinc-containing material under similar conditions. In the first period, flux was portioned during blasting of the matte. In 0.5 hours, liquid slag and white mat were obtained. The melt was settled and the liquid slag was drained. In the second period, the white matte was purged with air, with the appearance of the first portions of metallic copper, copper zinc-containing material and a reducing agent were portioned onto the melt surface, blister copper, ferritic slag and zinc sublimates in the exhaust gases were obtained. As a result of smelting, 75-85% of zinc was removed into sublimates; 12% of ferritic slag was obtained.

Таким образом, осуществление предлагаемого способа переработки медных цинкосодержащих материалов позволит достигнуть снижения загрузки производственных мощностей за счет рациональной подачи материалов, а именно загрузки материалов на второй стадии конвертирования на поверхность расплава к началу времени появления первых порций металлической меди, и уменьшения расхода топлива (восстановителя) благодаря преимущественному восстановлению соединений цинка металлической медью и меньшему количеству ферритного шлака, который требует восстановления.Thus, the implementation of the proposed method for processing copper zinc-containing materials will allow to reduce the load of production capacities due to the rational supply of materials, namely, the loading of materials at the second stage of conversion to the melt surface by the beginning of the appearance of the first portions of metallic copper, and reduction of fuel consumption (reducing agent) due to the predominant reduction of zinc compounds by metallic copper and less ferritic slag, which requires recovery.

Claims (1)

Способ переработки медных цинкосодержащих материалов, включающий заливку штейна в конвертер, его конвертирование продувкой воздухом в две стадии, с подачей на второй стадии воздуха с добавкой топлива и загрузку медных цинкосодержащих материалов в конвертер и получение богатого штейна или черновой меди и цинковых возгонов в отходящих газах, отличающийся тем, что загрузку медных цинкосодержащих материалов осуществляют на второй стадии конвертирования после слива шлака и появления первых порций металлической меди. A method of processing copper zinc-containing materials, including pouring matte into a converter, converting it into two stages by air blowing, supplying air with fuel in the second stage and loading copper zinc-containing materials into the converter and producing rich matte or blister copper and zinc sublimates in the exhaust gases, characterized in that the loading of copper zinc-containing materials is carried out in the second stage of conversion after the discharge of slag and the appearance of the first portions of metallic copper.
RU2008110208/02A 2008-03-17 2008-03-17 Method of processing zinc-containing copper materials RU2364640C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008110208/02A RU2364640C1 (en) 2008-03-17 2008-03-17 Method of processing zinc-containing copper materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008110208/02A RU2364640C1 (en) 2008-03-17 2008-03-17 Method of processing zinc-containing copper materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2364640C1 true RU2364640C1 (en) 2009-08-20

Family

ID=41151211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008110208/02A RU2364640C1 (en) 2008-03-17 2008-03-17 Method of processing zinc-containing copper materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2364640C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2001137C1 (en) * 1991-12-26 1993-10-15 Сергей Борисович Ломов Method of processing of sulpnide copper-zink raw materials
US6403043B1 (en) * 1998-03-11 2002-06-11 L'air Liquide Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Use of gaseous mixture containing an inert gas and an oxygen containing gas in desulphurization of blister copper during anode refining
WO2007109822A1 (en) * 2006-03-27 2007-10-04 Mettop Gmbh Process for the pyrometallurgical production of copper

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2001137C1 (en) * 1991-12-26 1993-10-15 Сергей Борисович Ломов Method of processing of sulpnide copper-zink raw materials
US6403043B1 (en) * 1998-03-11 2002-06-11 L'air Liquide Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Use of gaseous mixture containing an inert gas and an oxygen containing gas in desulphurization of blister copper during anode refining
WO2007109822A1 (en) * 2006-03-27 2007-10-04 Mettop Gmbh Process for the pyrometallurgical production of copper

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАБАДЖАН А.А. Пирометаллургическая селекция. Металлургия, 1968, с.12-13, рис.1. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106609325B (en) Oxygen-rich coal dust melting and reducing lateritic nickel ore technique and fusion reducing furnace
Doronin et al. Commercial methods of recycling dust from steelmaking
US8133295B2 (en) Method and apparatus for lead smelting
JP5428534B2 (en) Pig iron production method using high zinc content iron ore
KR101189182B1 (en) Method for separating vanadium from vanadium-containing melt
RU2194781C2 (en) Method of processing raw materials containing nonferrous metals and iron
CH691685A5 (en) A process of reduction of electric steel plant dust and to implement it.
CN219793074U (en) Comprehensive recovery and harmless treatment device for valuable metal elements of copper smelting slag
RU2364640C1 (en) Method of processing zinc-containing copper materials
AU594370B2 (en) Recovery of volatile metal values from metallurgical slags
JP2009167469A (en) Processing method for copper-containing dross
KR101189183B1 (en) Recovery method of valuable metals from spent petroleum catalysts
JPH08295956A (en) Method and apparatus for treating steelmaking waste
RU2639396C1 (en) Method for pyrometallurgical processing of oxidized nickel ore
RU2783094C1 (en) Method for depletion of slag melt containing iron and non-ferrous metals
CN119753324B (en) A method for recovering valuable metals by short-process pyrometallurgical zinc smelting
RU2688000C1 (en) Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ore to obtain ferronickel in a melting unit
RU2382089C1 (en) Reprocessing method of ferrimanganese bases and concentrates with receiving of alloy with carbon-reduction process
AU2006299743C1 (en) Method and apparatus for lead smelting
KR101319027B1 (en) Manufacturing method of pig iron by using copper slag
RU2756057C2 (en) Method for obtaining vanadium cast iron from iron-vanadium raw materials
RU2280704C1 (en) Method of processing nickel-containing iron ore material
JP2861500B2 (en) Melt desulfurization of zinc concentrate
Quatravaux An introduction to pyrometallurgical processing
RU2394924C1 (en) Procedure for processing sulphur wastes containing noble metals

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100318