DE102012005401A1

DE102012005401A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von kupferhaltigen Substanzen

Info

Publication number: DE102012005401A1
Application number: DE201210005401
Authority: DE
Inventors: Mehmet Ayhan; Ralf Kreymann; Stefan Schmidt
Original assignee: Aurubis AG
Current assignee: Aurubis AG
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-09-12

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Aufbereitung von kupferhaltigen Substanzen, insbesondere zur Verwertung von kupferhaltigen Sekundärrohstoffen. Bei der Aufbereitung entsteht eine Zinn enthaltende Schlacke. Ein erster Aufbereitungsschritt wird in mindestens einem Schmelzofen durchgeführt. Die in diesem Schmelzofen entstehende Schlacke wird einem Drehtrommelofen zugeführt, in dem die Schlacke mindestens teilweise chemisch reduziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von kupferhaltigen Substanzen, insbesondere zur Verwertung von kupferhaltigen Sekundärrohstoffen, bei dem eine Zinn enthaltende Schlacke entsteht.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Aufbereitung von kupferhaltigen Substanzen, insbesondere zur Verwertung von kupferhaltigen Sekundärrohstoffen, die mindestens einen Schmelzofen aufweist.
Derartige kupferhaltige Sekundärrohstoffe können typischerweise gebrauchte Metalle aus dem elektrischen oder elektronischen Bereich sein. Ebenfalls können kupferhaltige Werkstücke aus dem Baubereich verwendet werden.
Entsprechende kupferhaltige Sekundärrohstoffe bestehen typischerweise als Hauptbestandteil aus Kupfer, darüber hinaus sind häufig Anteile von Zinn, Blei und/oder Nickel enthalten. In einem ersten Verarbeitungsschritt werden die kupferhaltigen Sekundärrohstoffe eingeschmolzen, beispielsweise in einem Badschmelzofen oder einem andersartigen Schmelzofen. Es entsteht bei diesem Einschmelzen eine Schlacke, die typischerweise aus Kupfer, Zinn, Blei und Nickel besteht. Diese Schlacke muß entweder deponiert oder weiterverarbeitet werden. Angestrebt wird eine Weiterverarbeitung, um zusätzliche Metalle gewinnen und hierdurch die Wirtschaftlichkeit des Prozesses steigern zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, dass ein erhöhter Anteil von Metallen aus der Schlacke gewonnen werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein erster Aufbereitungsschritt in mindestens einem Schmelzofen durchgeführt und dass die in diesem Schmelzofen entstehende Schlacke einem Drehtrommelofen zugeführt wird, in dem die Schlacke mindestens teilweise chemisch reduziert wird.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, dass eine effektivere Aufbereitung der Schlacke erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schmelzofen über einen Transportweg für eine Zinn enthaltende Schlacke mit einem Drehtrommelofen gekoppelt ist, der mindestens eine Zuführung für mindestens für ein Reduktionsmittel aufweist.
Durch die Aufbereitung der Schlacke in einem Drehtrommelofen ist es möglich, eine Gewinnung von Metallen aus der Schlacke mit einem hohen Wirkungsgrad durchzuführen. Ebenfalls ist es möglich, vergleichsweise große Durchsatzmengen mit vergleichsweise geringem Aufwand verarbeiten zu können, so dass im Vergleich zur Durchsatzmenge lediglich geringe Verarbeitungskosten entstehen und hierdurch eine hohe Wertschöpfung erreicht wird.
Eine effektive Verfahrensdurchführung wird dadurch unterstützt, dass eine mehrstufige Reduktion durchgeführt wird.
Eine vorteilhafte räumliche Ausrichtung der Materialströme wird dadurch unterstützt, dass der Drehtrommelofen um eine im Wesentlichen horizontal verlaufende Längsachse herum gedreht wird.
Zur Erleichterung einer Betriebsmittelzufuhr ist vorgesehen, dass der Drehtrommelofen zyklisch hin- und zurückgeschwenkt wird.
Eine gute Zugänglichkeit eines Innenraumes des Drehtrommelofens wird dadurch bereitgestellt, dass wenigstens ein Teil der Materialzufuhr durch eine Stirnseite des Drehtrommelofens hindurch erfolgt.
Eine Umwälzung der geschmolzenen Schlacke kann dadurch unterstützt werden, dass innerhalb der im Drehtrommelofen befindlichen Schmelze eine Strömung durch Gas erzeugt wird, das aus mindestens einem Spülstein aufsteigt.
Hinsichtlich der Gaszufuhr ist insbesondere daran gedacht, dass die Spülsteine mit Stickstoff versorgt werden. Eine weitere Prozeßoptimierung wird dadurch erreicht, dass im Bereich des Drehtrommelofens hergestelltes Mischzinn einer Vorraffination zugeführt wird.
Zur Unterstützung des Prozesses der Vorraffination ist daran gedacht, dass bei der Vorraffination eine Zuführung einer Silizium enthaltenden Substanz erfolgt.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 Eine schematische Anlagendarstellung einer Vorrichtung zur Aufbereitung von kupferhaltigen Substanzen und
2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Verarbeitungsprozesses.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 wird eine kupferhaltige Substanz, vorzugsweise ein kupferhaltiger Sekundärrohstoff, in mindestens einem Schmelzofen (1) eingeschmolzen. Als Schmelzofen (1) kann beispielsweise ein Badschmelzofen verwendet werden. Der Schmelzofen (1) besitzt eine Materialzuführung (2) und eine Ableitung (3) für eine Primärschlacke, die vergleichsweise wenige Verunreinigungen aufweist. In einen Innenraum (4) des Schmelzofen (1) ragt eine Lanze (5) hinein, durch die Öl und/oder Gas sowie Luft und/oder Sauerstoff zugeführt werden kann, um den Schmelzprozeß durchzuführen. Über eine Ableitung (6) wird zur Aufbereitung vorgesehene Schlacke einem Transportweg (7) zugeführt.
Entlang des Transportweges (7) kann sich beispielsweise eine Fördereinrichtung für eine kontinuierliche Förderung der Schlacke, beispielsweise eine Förderrinne für flüssige Schlacke, erstrecken. Es ist aber ebenfalls möglich, die Schlacke zunächst im Bereich des Schmelzofens (1) in Behälter einzugießen und die Schlacke dann innerhalb dieser Behälter in einem festen oder flüssigen Zustand entlang des Transportweges (7) zu befördern. Ebenfalls ist es möglich, die Schlacke nach einer Abkühlung aus den Behältern zu entfernen und ohne die Behälter zu transportieren.
Eine Aufbereitung der Schlacke erfolgt im Bereich eines Drehtrommelofens (8). Der Drehtrommelofen (8) weist eine Materialzuführung (9) auf, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Schlackenrinne ausgebildet ist. Der Drehtrommelofen (8) erstreckt sich typischerweise mit einer Längsachse (10) in einer im wesentlichen horizontalen Richtung und führt um die Längsachse (10) Dreh- oder Schwenkbewegungen durch. Vorzugsweise im Bereich einer kopfseitigen Tür (11) ist ein Brenner (12) zur thermischen Beaufschlagung der Schlacke angeordnet. Der Brenner (12) kann als Öl- oder Gasbrenner ausgebildet sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird über eine Pumpe (13) aus einem Vorrat (14) Öl gefördert. Der Brenner (12) ist darüber hinaus an ein Gebläse (15) angeschlossen. Optional kann eine Einspeisung von Sauerstoff aus einem Sauerstoffvorrat (16) vorgesehen sein.
Über eine Zuführeinrichtung (17) können Zuschlagstoffe und/oder Kaltmaterial in den Drehtrommelofen (8) befördert werden. Die Zuführeinrichtung (17) kann beispielsweise als eine fahrbare Schwingrinne ausgebildet sein. Ebenfalls ist es möglich, beispielsweise unter Verwendung eines Krans (18) eine Zuführung von Zusatzgemischen (19) oder Reduzierkohle (20) durchzuführen.
Nach einem Abschluß der Aufbereitung der Schlacke im Drehtrommelofen (8) werden über einen Ausgang (21) Kupfer (22) zur Verarbeitung in einem Anodenofen, Schwarzkupfer (23) zur Durchführung einer Granulation sowie Rohmischzinn (24) den jeweils vorgesehenen Transporteinrichtungen zugeführt. Eine weitere Aufnahme ist für Trichteroxid (25) vorgesehen.
Das Rohmischzinn (24) wird einer Vorraffination (26) zugeführt. Unter Zugabe von Silizium (27) wird Mischzinn (28) zum seigern sowie ein Siliziumrückstand (29) erzeugt.
Der Drehtrommelofen (8) ist vorzugsweise innenseitig mit einer hitzefesten Auskleidung ausgebildet. Im Bereich eines Innenraumes des Drehtrommelofens (8) sind darüber hinaus Spülsteine angeordnet, über die ein Gas, beispielsweise Stickstoff, in die geschmolzene Schlacke eingeleitet werden kann. Die Spülsteine sind vorzugsweise innerhalb des Drehtrommelofens (8) positionsveränderlich angeordnet, so dass ein vorgebbares Absenken in die geschmolzene Schlacke hinein erfolgen kann.
Eine Gasversorgung der Spülsteine erfolgt vorzugsweise über Schläuche. Es ist deshalb vorteilhaft, dass der Drehtrommelofen (8) nicht rotiert, sondern lediglich alternierende Schwenkbewegungen um die Längsachse (10) herum durchführt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden drei Spülsteine verwendet. Insbesondere ist daran gedacht, die Spülsteine im Bereich einer Längsseite des Drehtrommelofens (8) zu positionieren.
2 veranschaulicht den Verarbeitungsprozeß der Schlacke. Es ist insbesondere zu erkennen, dass eine mehrstufige chemische Reduktion durchgeführt wird. Hierdurch entstehen drei verschiedene Metalle sowie eine saubere Schlacke.
Während jeder der durchgeführten Prozeßstufen werden Rohstoffe sowie Reduktionsmittel zugeführt. In der Vorstufe entsteht Kupfer, das unmittelbar einem Anodenofen zugeführt werden kann. Während der ersten Prozeßstufe entsteht Schwarzkupfer, das für die Granulation vorgesehen ist. In der zweiten Stufe entsteht das Rohmischzinn. Die im Anschluß an die Endstufe verbleibende saubere Endschlacke wird typischerweise einer Granulation zugeführt.
Während jeder der Prozeßstufen werden relativ zueinander ähnliche Prozeßschritte durchgeführt. Zunächst werden die Rohstoffe und die erforderlichen Zuschlagstoffe durch die Brenneröffnung der Tür (11) in den Innenraum des Drehtrommelofens (8) hinein verbracht. Anschließend wird das Material bei schaukelndem Ofen eingeschmolzen. Nach der Bereitstellung einer Schmelze werden die Spülsteine abgesenkt und durch das aufsteigende Gas erfolgt ein Umrühren der Schmelze. Hierdurch werden die durchgeführten Reaktionsprozesse beschleunigt.

Claims

Verfahren zur Aufbereitung von kupferhaltigen Substanzen, insbesondere zur Verwertung von kupferhaltigen Sekundärrohstoffen, bei dem eine Zinn enthaltende Schlacke entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Aufbereitungsschritt in mindestens einem Schmelzofen durchgeführt und dass die in diesem Schmelzofen entstehende Schlacke einem Drehtrommelofen zugeführt wird, in dem die Schlacke zumindest teilweise chemisch reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrstufige Reduktion durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehtrommelofen (8) um eine im Wesentlichen horizontal verlaufende Langsachse (10) herum gedreht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehtrommelofen (8) zyklisch hin- und zurückgeschwenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Materialzufuhr durch eine Stirnseite des Drehtrommelofens (8) hindurch erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der im Drehtrommelofen (8) befindlichen Schmelze eine Strömung durch Gas erzeugt wird, das aus mindestens einem Spülstein aufsteigt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülsteine mit Stickstoff versorgt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Drehtrommelofens (8) hergestelltes Mischzinn einer Vorraffination zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vorraffination eine Zuführung einer Silizium enthaltenden Substanz erfolgt.
Vorrichtung zur Aufbereitung von kupferhaltigen Substanzen, insbesondere zur Verwertung von kupferhaltigen Sekundärrohstoffen, die mindestens einen Schmelzofen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzofen (1) über einen Transportweg (7) für eine Zinn enthaltende Schlacke mit einem Drehtrommelofen (8) gekoppelt ist, der mindestens eine Zuführung für mindestens ein Reduktionsmittel aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehtrommelofen (8) eine sich im Wesentlichen in einer horizontalen Richtung erstreckende Längsachse (10) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehtrommelofen (8) zur Durchführung von zyklischen Schwenkbewegungen um die Längsachse (10) herum ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Innenraum des Drehtrommelofens (8) mindestens ein Spülstein für eine Gaszufuhr angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülstein innerhalb des Drehtrommelofens (8) positionsveränderlich angeordnet ist.