DE2322516A1

DE2322516A1 - Kontinuierliches verfahren und vorrichtung zur verhuettung sulfidischer erze

Info

Publication number: DE2322516A1
Application number: DE2322516A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Suzuki; Kazuo Tachimoto
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1972-05-04
Filing date: 1973-05-04
Publication date: 1973-11-22
Also published as: BE800346A; FR2187925A1; DE2322516C2; US3890139A; PH12382A; JPS5143015B2; GB1406153A; PH10591A; FI64189B; ZM8273A1; ZA732837B; AU5508573A; FI64189C; CA1015943A; AU475965B2; FR2187925B1; JPS493812A; BR7303200D0

Description

Prer.a

Dr. !η. '·■ - .iit'isi Boichel
Diyi ··■·. V.'^Süüg Ksichal

6 Frccii!»iuii a. M. 1
Porksiroß© 13

7439

MITSUBISHI KINZOKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, Tokio, Japan

Kontinuierliches Verfahren und Vorrichtung zur Verhüttung sulfidischer Erze ■ ■

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verhüttung sulfidischer Erze und insbesondere solcher von Metallen, wie Kupfer, Nickel und Kobalt, wobei das sulfidische Erz nacheinander in verschiedenen öfen verarbeitet und das zu erzeugende Metall in großer Menge und auf wirtschaftliche Weise erhalten wird.

Die Erfindung stellt eine Verbesserung der in der deutschen Patentanmeldung P 19 61 336.6 beschriebenen Erfindung dar.

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verhüttung sulfidischer Erze, bei denen die einzelnen für die Metallgewinnung wesentlichen Verfahrensschritte untereinander derart verknüpft sind, daß keinerlei Schwierigkeiten im Betrieb sowie in der Abfolge der einzelnen Verfahrensschritte auftre-

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ten, wobei zugleich der Aufbau der Öfen für die einzelnen Verfahrensschritte sowie der Einrichtungen zur Verbindung der Öfen einfach und dauerhaft ausgeführt werden können und dadurch den Bau, den Betrieb und die Unterhaltung der Anlage erleichtern, sowie die Durchführung der einzelnen Verfahrensschritte in kontinuierlicher Weise über einen langen Zeitraum, um einen hohen thermischen Wirkungsgrad innerhalb der Öfen sowie eine hohe Ausbeute des zu erzeugenden Metalls zu erzielen.

Gegenstand der Erfindung ist ein kontinuierliches Verfahren zur Verhüttung von sulfidischen Erzen unter Erzeugung von Rohmetall, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man

a) in einer ersten Verfahrensstufe ein Rohmaterial aus einem Gemisch aus sulfidischem Erz und Flußmittel in vorherbestimmten Mengenverhältnissen mit Luft und Brennstoff vermischt, dieses Gemisch kontinuierlich in einen Schmelzofen einführt und zu Stein und Schlacke schmilzt, während kontinuierlich Schlacke aus einem Blasenofen in den Schmelzofen eingeführt und dadurch der Hauptanteil des in der Blasenofenschlacke enthaltenen zu gewinnenden Metalls in dem Stein absorbiert wird;

b) in einer zweiten Verfahrensstufe die Gesamtmenge der in der ersten Verfahrensstufe gebildeten Schmelze in einen Abscheider einführt, wo Stein und Schlacke getrennt und woraus beide getrennt abgeführt werden; und

c) daß man in einer dritten Verfahrensstufe den Stein und ein Gemisch aus Flußmittel und Luft in vorherbestimmten Mengenverhältnissen kontinuierlich in einen Blasenofen einführt, um ein Weißmetall oder ein Rohmetall und eine Blasenofenschlacke zu erzeugen,

daß man weiterhin Schmelzofen, Abscheider und Blasenofen, die den Verfahrensschritten a) bis c) zugeordnet sind, derart anordnet, daß die Umwandlungsbedingungen, wie Temperatur, Zusammensetzung, Pegel der Oberfläche und Pegel der Phasengrenze der in jedem Ofen enthaltenen Schmelze unabhängig von denen der Schmelzen in den anderen öfen gesteuert werden und daß von den kontinuierlichen Schmelzeüberführungen aus der ersten in die

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zweite, der zweiten in die dritte und der dritten in die erste Verfahrensstufe mindestens eine Überführung zwangsweise und die übrigen automatisch erfolgen, wodurch eine lückenlose Arbeitsweise der drei Öfen als Ganzes erzielt wird.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Verhüttung von sulfidischen Erzen zu Rohmetall, bestehend aus

a) einem Schmelzofen zum Schmelzen der sulfidischen Erze, das JLl". ϊΐΖτ'Ε ~-=.ί % L-L.Li:.^::-"*.r_r_r tl-r..vu ?.■: %·.-.·.'.*·/- , *:...·.λ·η -V. >;ηλ . •.«-...:: ..*.:·. _: einer Verschlußklappe an der Außenseite des Schmelzauslasses, die so breit ist, daß sie den Schmelzauslaß verschließen kann und aufwärts und abwärts bewegbar ist, um die Einhaltung einer erforderlichen konstanten Dicke der Schlackenphase in dem Ofen zu steuern, sowie mit einem Schmelzüberflußwehr und einer Rückführungsschlackenbeschickungsoffnung versehen ist}

b) einem Abscheider zur Trennung von Stein und Schlacke in den Schmelzen, die aus dem Schmelzofen zugeführt werden, der mit einer Heizvorrichtung zua Halten der Schmelze bei der erforderlichen Temperatur, einem Schmelzeinlaß, der in Verbindung mit dem Schmelzüberflußwehr des Schmelzofens steht, einem Schlackenauslaß, einer Steinabzugsöffnung, einem Steinsiphon sowie einem Steinüberflußwehr versehen ist; und

c) einem Blasenofen zur Herstellung von Weißmetall, Rohmetall und Blasenofenschlacke aus dem von dem Abscheider zugeführten Stein, der mit einem Gaseinlaßrohr, einer Steinbeschickungsöffnung, einem Auslaß für die Blasenofenschlacke, einer Abzugsöffnung für das Rohmetall, einem Rohmetallsiphon sowie einem Rohmetallüberflußwehr versehen ist, wobei Schmelzofen, Abscheider und Blasenofen derart angeordnet sind, daß die Umwandlungsbedingungen, wie Temperatur, Zusammensetzung, Oberflächenpegel und Pegel der Phasengrenze, der Schmelzen, die in Jedem Ofen vorhanden sind, unabhängig von den Umwandlungsbedingungen der Schmelze in einem anderen Ofen gesteuert werden können, die Zufuhrmenge der Schmelze in den Abscheider mit der Beschickungsgeschwindigkeit des Rohmaterials

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in den Schmelzofen dadurch im Gleichgewicht gehalten ist, daß das Schmelzüberflußwehr und das untere Ende der Verschlußklappe in ihren konstanten Stellungen gehalten sind, die für die Absetzung der im Schmelzofen verweilenden Mengen an Stein und Schlacke erforderlich sind, sowie die Beschickungsmenge an Stein in den Blasenofen dadurch im Gleichgewicht mit der Beschickungsgeschwindigkeit von Schmelze in den Abscheider gehalten ist, daß die Schlackenablaßöffnung und das Steinüberflußwehr in ihren konstanten Stellungen gehalten sind, die zum Absetzen der im Abscheider verweilenden Mengen an Stein und Schlacke erforderlich sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert, worin

Fig. 1 einen Längsschnitt darstellt, der die grundlegende Anordnung und Verbindung der Öfen gemäß der Erfindung veranschaulicht j

Fijg^J, ein vergrößerter Ausschnitt aus Fig. Ii. ist, der den Tesil des Schmelzofens, der in der ersten Verfahrensstufe verwendet wird, an dem die Schmelze überfließt;

Fig. 3 ein Längsschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, bei der Schmelzofen und Abscheider einstückig ausgeführt sindj

Fig. 4 ein Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des Abscheiders ist und

Fig. 5 ein Längsschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, bei der in dem Blasenofen gemäß Fig. 1 weißer Stein hergestellt wird.

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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann zur Verhüttung von Kupfer- und anderen Erzen, wie beispielsweise Nickel- oder Kobalterz angewandt werden, die ähnlich wie Kupfererze verhüttet werden. Im folgenden wird die Erfindung nur im Hinblick auf Kupfererz und Kupfer beschrieben.

In der deutschen Patentanmeldung P 19 61 336.6 wird ein Verfahren beschrieben, das für die gewöhnliche Verhüttung von Kupfererzen grundlegend ist und aus drei Verfahrensstufen besteht: einer ersten Stufe, in der Kupfererz unter Bildung von Stein und Schlacke geschmolzen wird und zugleich das Kupfer, das in der in der zweiten Verfahrensstufe hergestellten Schlacke enthalten ist, gewonnen wird; einer zweiten Stufe, in der der Eisengehalt in dem während der ersten Verfahrensstufe erzeugten Stein oxydiert und entfernt wird (Bildung von Weißmetall und Schlacke); und einer dritten Stufe, in der der Schwefelanteil in dem in der zweiten Verfahrensstufe erzeugten Weißmetall oxydiert und entfernt wird. Diese drei Verfahrensstufen werden unter Verwendung von drei Öfen durchgeführt, die den erwähnten drei Verfahrensstufen entsprechen, d.h. einem Schmelzofen, einem Verschlackungsofen und einem Blasenofen, die sämtlich miteinander verbunden sind, um kontinuierlich Schmelze von einem in den anderen Ofen überführen zu können. Außerdem sind die Öfen derart angeordnet, daß Zusammensetzung, Temperatur und jeweils in einem Ofen verweilende .Menge an Stein, Schlacke, Weißmetall und Blasenkupfer in jedem Ofen unabhängig von den Verhältnissen in den beiden anderen Öfen gesteuert werden können, wodurch auf kontinuierliche Weise Blasenkupfer erzeugt werden kann. Bei diesem Verfahren, bei dem jede Verfahrensstufe der Kupferverhüttung in einem dieser Verfahrensstufe jeweils entsprechenden Ofen durchgeführt wird, ist es möglich, die Umwandlungsbedingungen, insbesondere die Zusammensetzung der Schlacke, unabhängig von den Bedingungen der beiden anderen Verfahrensstufen zu steuern. Demzufolge kann der Wirkungsgrad in jedem einzelnen Ofen und damit in jedem Verfahrensschritt erhöht werden, ohne daß die Abgeschlossenheit des Ofenbetriebs in jeder Verfahrensstufe gestört wird, was in einem Ofen mit

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einer Anzahl von Umwandlungszonen durch Konvektion und Aufrühren der in ihm gebildeten Schmelze zufolge der Zugabe von Rohmaterial und Luft eintreten könnte, so daß die Betriebswirtschaftlichkeit des gesamten Systems verbessert werden kann.

Bei diesem Verfahren, bei dem die aus dem Ofen abzuziehenden Umsetzungsprodukte getrennt voneinander vorliegen sollen, müssen Stein und Schlacke mindestens in einem Teil jedes Ofens getrennt voneinander vorhanden sein, so daß dem Bestreben, die Wirtschaftlichkeit des Ofens um ein beträchtliches Maß zu erhöhen, aus diesem Grunde Grenzen gesetzt sind. Insbesondere weil die in dem ersten Verfahrensschritt erzeugte Schlacke ein letztes Abfallprodukt ist, stellt die Verringerung des Kupfergehaltes in dieser Schlacke auf den niedrigstmöglichen Wert einen wichtigen Faktor dar, der die Wirtschaftlichkeit des Kupferverhüttungsverfahrens stark beeinflußt.

Man sieht daher gewöhnlich einen Absetzofen vor, um einen Teil des Kupfergehaltes in der Schlacke als Stein zurückzugewinnen, da der Kupferanteil vorwiegend in Form von Stein, der in der Schlacke dispergiert ist, vorliegt. In diesem Falle ist, da der zurückzugewinnende Stein nur in geringer Menge anfällt, es praktisch sehr mühsam und im Betrieb nicht zweckmäßig, den Stein kontinuierlich in das Verhüttungsverfahren zurückzuführen.

Gemäß der Erfindung wird jedoch andererseits eine Trennungsstufe anschließend an die erste Verfahrensstufe vorgesehen, durch die .die Funktion des Schmelzofens für den ersten Verfahrensschritt auf das Schmelzen des Rohmaterials und die Absorption des Kupferanteils in der Schlacke, die im zweiten Verfahrensschritt gebildet wird, in eine Steinschicht beschränkt ist; die Umsetzungsprodukte werden sämtlich gleichzeitig ohne Trennung voneinander abgezogen und der nachfolgenden Trennungsstufe zugeführt, wo sie voneinander getrennt und einzeln abgezogen werden. Dadurch wird die Ofenwirtschaftlichkeit des Schmelz-

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ofens weiter verbessert und die Trennung von Stein und Schlacke zufriedenstellender durchgeführt. Dadurch, daß auf diese V/eise ein Trennungsschritt vorgesehen wird, wird erfindungsgemäß eine Verminderung des Kupferverlustes sowie eine verbesserte Anordnung der Strömungswege der Schmelze erzielt, wodurch die Unterhaltung und Steuerung des gesamten Systems erleichtert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird insbesondere eine günstige Anordnung eines Ofens zum Schmelzen von sulfidischem Erz (Schmelzofen), eines Ofens zum Trennen der Produkte, die im Schmelzofen gebildet wurden, in Stein und Schlacke (Abscheider) sowie eines weiteren Ofens zum Oxydieren von Eisen und Schwefel, die in dem Stein enthalten sind, unter Bildung von Weißmetall oder Blasenkupfer (Blasenofen) getroffen, wobei Jeder der öfen derart ausgebildet ist, daß Zusammensetzung, Temperatur, Oberflächenpegel sowie Pegel der Phasengrenze innerhalb einer Schmelze im Ofen unabhängig von den übrigen Öfen gesteuert und konstantgehalten werden können. Außerdem sind sämtliche Öfen miteinander durch Schmelzeüberführungsleitungen verbunden, wodurch das gesamte Verhüttungssystem kontinuierlich betrieben werden kann. Im folgenden werden die einzelnen Verfahrensstufen getrennt besprochen.

Erste Verfahrensstufe (Schmelzen)

In dieser Verfahrensstufe wird ein Rohmaterial, das hauptsächlich aus sulfidischem Erz und einem Flußmittel (im folgenden einfach als Rohmaterial bezeichnet) besteht, je nach den vorherbestimmten Umsetzungsbedingungen, wie Güte des zu erzeugenden Steins, Zusammensetzung der Schlacke, Ofentemperatur usw. in einem geeigneten Mischungsverhältnis mit Brennstoff und Luft vermischt und das Gemisch anschließend unmittelbar und kontinuierlich in ein Schmelzbad eingebracht, das aus den in der ersten Verfahrensstufe gebildeten Reaktionsprodukten besteht. Die Beschickung erfolgt mit einer vorherbestimmten Geschwin-

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digkeit,(Rohraaterialbeschickungsgeschwindigkeit), und das Gemisch wird ohne Verzögerung aufgeschmolzen, wobei sich Stein und Schlacke bilden. Weiter wird eine Schlacke, die sich in dem Blasenofen (Blasenofenschlacke) gebildet hat, praktisch kontinuierlich in den Schmelzofen zurückgeführt, und der Hauptanteil des in der Blasenofenschlacke enthaltenen Metalls wird auf diese Weise in dem Schmelzofenstein absorbiert. Die im Schmelzofen gebildeten Produkte werden gemeinsam praktisch kontinuierlich aus dem Ofen entfernt und anschließend zur Durchführung der zweiten Verfahrensstufe in den Abscheider überführt. Der Ausdruck "praktisch kontinuierlich" soll eine Verfahrensweise bezeichnen, bei der selbst dann, wenn die Überführung der Schmelze vom mikroanalytischen Standpunkt aus absatzweise erfolgt, die überführte Menge der Schmelze zu jedem Zeitpunkt so klein im Vergleich zu der im Schmelzofen vorhandenen Schmelzemenge ist, daß Abänderungen in den Umsetzungsbedingungen innerhalb des Schmelzofens für ein derartiges absatzweise arbeitendes System vom metallurgischen Standpunkt aus vernachlässigbar werden. Außerdem wird die Überführung der Schmelze aus dem Schmelzofen in den Abscheider durch eigene Schwerkraft durchgeführt, wobei der Unterschied in dem Niveau zwischen den beiden öfen ausgenutzt wird.

Bei dieser Verfahrensstufe werden sämtliche Arten von Reaktionsprodukten, die in der ersten Verfahrensstufe gebildet worden sind, kontinuierlich in den Abscheider eingeführt und in ihm eine bestimmte Zeit belassen, wobei sich Stein von Schlacke trennt und jede dieser Schmelzen kontinuierlich aus dem Abscheider abgezogen wird.

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Bei dieser Verfahrensstufe wird der in dem Abscheider (zweite Verfahrensstufe) abgetrennte und aus ihm abgezogene Stein in praktisch kontinuierlicher Weise in den Blasenofen eingeführt, während Luft, Flußmittel und Kühlmittel in einem geeigneten Mengenverhältnis, das je nach der Rohmaterialbeschickungsgeschwindigkeit in der ersten Verfahrensstufe bestimmt wird, miteinander vermischt werden. Dieses Gemisch wird unmittelbar und kontinuierlich in die Schmelze innerhalb des Blasenofens eingeführt, die aus Reaktionsprodukten besteht, die im dritten Verfahrensschritt gebildet werden, wobei Rohmetall und Schlacke (Blasenofenschlacke) unverzüglich gebildet und voneinander getrennt werden; jede dieser Schmelzen wird aus dem Blasenofen abgezogen. Das Rohmetall wird anschließend einem Raffinierungsverfahren bekannter Art unterworfen, und die Blasenofenschlacke wird praktisch kontinuierlich in den Schmelzofen zurückgeführt, so daß sie der oben erwähnten Behandlung unterworfen werden kann. In diesem Falle wird die Überführung entweder des Rohmetalls oder der Blasenofenschlacke zwischen dem Blasenofen und der Vorrichtung für die Raffinierung bzw. dem Schmelzofen aufgrund des Eigengewichtes der Schmelze unter Ausnutzung der Differenz in dem Niveau zwischen den beiden Vorrichtungen durchgeführt (automatische Überführung), während die andere Schmelze mit äußerer Hilfe überführt wird (erzwungene Überführung).

Außerdem wird die Produktionsgeschwindigkeit jeder Schmelze und die Überführungsgeschwindigkeit der Schmelze zwischen den verschiedenen Öfen durch Konstanthalten der Verweilmenge jeder Schmelze aus Stein, Schlacke und Rohmetall in den entsprechenden Verfahrensstufen derart reguliert, daß sie mit der Rohmaterialbeschickungsgeschwindigkeit in der ersten Verfahrensstufe sowie der Kühlmittelbeschickungsgeschwindigkeit in der dritten Verfahrensstufe im Gleichgewicht stehen, und gleichzeitig werden Zusammensetzung, Temperatur, Oberflächenpegel und Niveau der Phasengrenze zwischen den Schmelzen in jedem Ofen unabhängig

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gesteuert und konstantgehalten, wodurch das gewünschte Metall aus dem entsprechenden Erz kontinuierlich und auf höchst wirtschaftliche Weise erzeugt wird.

Im folgenden wird der Betrieb der einzelnen Öfen gemäß der Erfindung an Hand der Zeichnungen eingehender erläutert.

Gemäß Fig. 1 ist ein Schmelzofen 1, in dem Schlacke 4 und Stein 5 vorhanden sind, mit einem Einlaßrohr 6, einem Brenner 7» einer Schmelzauslaßöffnung 8, einem Schmelzüberflußwehr 10 und einer Beschickungsöffnung 22a für zurückgeführte Schlacke versehen. Ein Abscheidegefäß (Abscheider) 2, der Stein 11 und Schlacke 12 enthält, ist mit einer Einrichtung zum Halten des Abscheiders auf einer bestimmten erforderlichen Temperatur, einer Beschickungsöffnung 14 für die im Schmelzofen erzeugten Schmelzen, einer Auslaßöffnung 15 für die abgetrennte Schlacke 12, einer Auslaßöffnung 16 für den Stein und einem Steinsiphon 17 versehen; ferner ist ein Blasenofen 3, in dem sich Phasen aus Weißmetall 19, Blasenkupfer 20 und Schlacke 21 befinden, mit einem Steineinlaß 18, einem Blasenofenschlackeauslaß 22, einem Blasenkupferauslaß 23, einem Blasenkupfersiphon 24, einem Blasenkupferüberflußwehr 25 sowie einem Einlaßrohr 26 ausgestattet.

In dem Schmelzofen 1 wird ein Rohmaterial, das hauptsächlich aus sulfidischem Erz mit einem Flußmittel, wie Siliciumerz, besteht, mit Brennstoff und Luft vermischt, wobei das Mischungsverhältnis in Abhängigkeit der vorherbestimmten Reaktionsbedinungen gewählt wird. Das Gemisch wird unmittelbar und kontinuierlich mit vorherbestimmter Beschickungsgeschwindigkeit in eine Schmelze eingeführt, die aus Stein 5 und Schlacke 4, den Reaktionsprodukten im Schmelzofen, besteht. Wenngleich zur Beschickung des Schmelzofens mit dem Ausgangsmaterialgemisch jede praktische Methode angewandt werden kann, so wird das Rohmaterial doch vorzugsweise zu Pulver oder einer körnigen Substanz zerkleinert und anschließend mit einem Trä-

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gergasstrom durch das Beschickungsrohr 6 in die Schmelze geblasen, wodurch eine große Menge Rohmaterial schnell geschmolzen und die Erzeugung von Staub vermieden werden kann. In diesem Falle wird der Druck des eingeblasenen Gases automatisch durch den Innendurchmesser des Einlaßrohres sowie die Lage des unteren Endes des Einlaßrohres auf einen Wert eingestellt, der hinreichend hoch ist, um den Gasstrom und das Rohmaterial unmittelbar in die Schmelze einzuführen. Zufolgedessen wird die Schmelze hinreichend bewegt und die Umsetzung innerhalb des Ofens rasch durchgeführt, so daß die Ofenwirtschaftlichkeit verbessert wird. Die Qualität des Steins kann auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden, indem man das Luftverhältnis dem Rohmaterial entsprechend wählt. Unter Luftverhältnis ist das Verhältnis zwischen der Nettoluftmenge, die für die Umsetzung benötigt wird und die Differenz zwischen der gesamten in den Ofen eingeführten Luftmenge und der für die Verbrennung des Brennstoffes erforderlichen Luftmenge darstellt, zu der gesamten eingeführten Luftmenge zu verstehen. Wenn die Qualität des herzustellenden Steins erhöht wird, ergibt sich ein Vorteil dergestalt, daß die von der Oxydationsreaktion des Eisen- und Schwefelanteils im Roherz stammende Wärme zum Schmelzen des Rohmaterials verwendet werden kann, während sich der Kupferverlust in der Schlacke unvermeidlich erhöht. In diesem Falle führt die Zugab eines Reduktionsmittels, wie von Pyrit, in den Abscheider, wie weiter unten beschrieben, dazu, daß der Kupferverlust nicht zu groß wird.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann jeder Brennstoff mit hinreichender Fluidität einschließlich festen Brennstoffs in Pulverform verwendet werden, und der Verbrauch an Brennstoff für das Schmelzen kann verringert werden, indem man die Gesamtheit oder ein Teil der Luft durch die äquivalente Menge Sauerstoff ersetzt. Der Brennstoff braucht nicht notwendigerweise an denselben Ort innerhalb des Ofens geführt zu werden wie das Rohmaterial, jedoch ist es vorteilhaft, wenn er unmittelbar in der gleichen Weise wie das Rohmaterial in das

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Schmelzbad geblasen wird, da auf diese Weise die Wirksamkeit des Wärmeübergangs beträchtlich erhöht wird. Demzufolge kann die Temperatur der Of enatinoSphäre sowie -der Abgase aus dem Ofen annähernd bis zu der Temperatur der Schmelze gesenkt werden, was zur Folge hat, daß Auffangen und Behandeln der Abgase erleichtert und die Lebensdauer der Ofenwände beträchtlich verlängert werden.

Der Brennstoff kann mit Hilfe eines Brenners 7 verbrannt werden. In diesem Falle kann der Brennstoffverbrauch durch Vorheizen und bzw. oder Anreichern der Verbrennungsluft mit Sauerstoff verringert werden.

Sämtliche im Schmelzofen gebildeten Produkte werden aus dem Ofen durch den SciimelzauslaS S abgezogen. SemäS Fig, 2_$ in der eine vergrößerte Teildarstellimg des SöliHiel^auslasses gezeigt ist, wird lie im Schmelzofen gebildete Scnmslse über einen derartigen SchmelzauslaB S abgezogen, qst mit einer Yerschiüßklappe 9 an seiner Außenseite ausgestattet ±s~j dl® verhindert, daß Gas aus dein Ofen hinausschlägt edsr atmosphärische Luft in den Ofen eindringt; außerdem KBim die Schlackenschicht 4, die im Ofen zurückgehalten wird, in ihrer Hche gesteuert, d.h. auf einer erforderlichen konstanten Dicke gehalten werden, indem man das untere Ende 9a der Yer-sclilußklappe 9 in einer bestimmten konstanten Höhe, die unter der Höhe des Schmelzüberflußwehres liegt, hält. Der Verschlußklappe 9 muß breit genug sein, daß sie den Schmelzauslaß 8 verschließt, und sie muß auf- und abbewegbar sein. Die Haltbarkeit der Verschlußklappe kann erhöht werden, indem man einen Kühlwassermantel um sie herum vorsieht. Im Falle, daß Stein und Schlacke getrennt über einen Siphon und einen Schlackenauslaß 22, der unmittelbar am Ofen vorgesehen ist, wie im Falle des in Fig. 1 dargestellten Blasenofens 3 abgezogen werden, kann es Schwierigkeiten bereiten, die Dicke der Schlackenschicht unter einen bestimmten kritischen Wert (etwa 100 mm) zu verringern, um die Trennung von Stein und Schlacke zufriedenstellend durchzuführen und um zu

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verhindern, daß sich der Stein mit der Schlacke mischt. Es ist jedoch möglich, eine Schlackenschicht mit einer erwünschten Dicke von selbst weniger als 50 mm dadurch zu bilden, daß man die oben erwähnte Verschlußklappe 9 einsetzt, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Schmelze und in sie durch das Gaseinleitungsrohr eingeführter Luft bedeutend erhöht wird.

Dadurch, daß man das Schmelzüberflußwehr 10 und das untere Ende 9a der Verschlußklappe 9 auf der erforderlichen konstanten Höhe hält, so daß die Mengen an Stein und Schlacke innerhalb des Ofens konstantgehalten werden, kann die Beschickungsmenge der Schmelze für den Abscheider mit der Beschickungsgeschwindigkeit des Rohmaterials in den Schmelzofen ins Gleichgewicht gebracht werden, wodurch eine konstante Beschickungsgeschwindigkeit des Schmelzofens aufrechterhalten wird. So wird die Schmelze mittels einer Rinne durch die Schmelzbeschickungsöffnung 14 kontinuierlich in den Abscheider 2 geleitet, wo sie eine bestimmte Zeit über belassen wird, bis sie sich in Stein 11 und Schlacke 12 getrennt hat. Die Schlacke 12 wird anschließend aus dem Abscheider durch den Schlackenauslaß 15 abgezogen und. entweder, wie sie ist, oder nachdem man sie in einem Absetzofen zur Abscheidung der in ihr enthaltenden Steinteilchen hat absitzen lassen, ausgebracht, wie durch den Pfeil bei h angedeutet. Der Stein 11 wird aus dem Abscheider durch den Steinauslaß 16 und den Steinsiphon 17 entfernt, wonach man ihn über das Steinüberflußwehr 17a strömen läßt und in den Blasenofen 3 kontinuierlich einbringt.

Der Abscheider 2 kann mit einem (nicht dargestellten) Brenner oder einer elektrischen Heizvorrichtung 13 auf der erforderlichen Temperatur gehalten werden. Weiterhin kann, wie in Fig. 3 dargestellt, der Abscheider 2 mit dem Schmelzofen 1 einstückig ausgebildet sein, wodurch die Ausführung der Anlage vereinfacht wird. In diesem Falle werden dadurch, daß man das Niveau 10a des Schmelzauslasses 8 des Schmelzofens unterhalb des Niveaus des Schlackenabflusses 15 des Abscheiders hält, eine gemeinsame flüssige Oberfläche im Schmelzofen und Abscheider erzeugt und

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die im Schmelzofen verweilenden Mengen an Stein und Schlacke konstantgehalten. Wie in Fig. 4 dargestellt, kann der Abscheider derart ausgeführt sein_f daß er sich in länglicher Form (beispielsweise oval, rechteckig usw.) in der Fließrichtung der Schmelze erstreckt und einsn Steinsumpf 27, einen Steinsiphon 17 sowie einen Schmelzelnlsß 14 an einem Ende und einen Schlackenauslaß 15 am anderen Ende aufweist, wodurch die Steinteilchen in der Schlacke vollständiger sedimentiert werden können. In diesem Falle kann die Gewinnung des in der Schlacke enthaltenen Kupfers weiter dadurch erhöht werden, daß man ein Reduktionsmittel, wie Pyrit, Koks usw., zusetzt. Der im Abscheider abgeschiedene Stein und der Anteil des Steins, der zufolge der Extraktion des Kupfers aus der Schlacke durch Zugabe von Pyrit neu erzeugt worden ist, werden aus dein Ofen vereinigt durch den Steinauslaß 16 und den daran anschließenden Steinsyphon 17 abgezogen und in ihrer Gesamtheit in den Blasenofen 3 eingebracht«. In jedem Falle kann die Dicke sowohl der Steinschicht als auch der Schlackenschicht, die in dein Abscheider zurückgehalten werden, dadurch auf 3ines festen Wert gehalten werden, daß man sowohl SchlackenausläS als auch Stexnüberflußwehr konstant auf bestimmten festen Niveaus" hält. Demzufolge werden die Abströmmengsn ai Se-liieicke und Stein ins . Gleichgewicht mit der Beschickung^/;/^oliwindigksit der Schaielse aus dem Schmelzofen gebracht.

Der Stein aus dem Abscheider 2 wird kontinuierlich in ein Schmelzbad im Blasenofen 3 eingebracht, das aus Blasenofenschlacke 21, Weißmetali 19 und Blasenkupfer 20 besteht, die sämtlich die Reaktionsprodukte in der dritten Verfahrensstuf© darstellen. Luft und Flußmittel werden gleichzeitig unmittelbar und kontinuierlich ebenfalls eingeführt. Ein Kühlmittel (oder kaltes Zusatzmittel), das das herzustellende Metall enthält, wie beispielsweise das Rohmaterial oder Altmaterial_} das in das Schmelzbad eingebracht werden soll, kann durch die in diesem dritten Verfahrensschritt erzeugte überschüssige Wära® zum Schmelzen gebracht werden_f wodurch die Ofeiiteiaperatur am

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Überschreiten der normalen Betriebstemperatur gehindert und es zugleich ermöglicht wird, daß die gesamte-verhüttbare Erzmenge weiter erhöht wird. Diese Materialien werden in dem Blasenofen mittels des Einlaßrohres 26 eingebracht, das in der gleichen Weise wie im Schmelzofen vorgesehen ist. Die Gesamtmenge an in den Blasenofen einzuführender Luft muß so hoch sein, daß die Gesamtmenge an Stein und Kühlmittel, die zugeführt wird, in Blasenofenschlacke und Blasenkupfer umgewandelt werden und daß die Dicke der im Ofen vorhandenen Weißraetallschicht konstantgehalten wird. Das Blasenkupfer wird aus dem Ofen durch den Blasenkupferauslaß 23 und den anschließenden Blasenkupfersiphon 24 abgezogen und anschließend über das Blaseiikupferüberflußwehr 25 strömengelassen, wonach es der Raffinierung in bekannter Weise zugeführt wird. Die Elasenofsnschlacke wird kontinuierlich aus dem Ofen durch die Blastnofenschlackeauslaßöffnung 22 und die Schmelzüberführungsleitung g ausgebracht und anschließend der Rückführungsschlackenbesohickungsoffnung 22a im Schmelzofen praktisch kontinuierlich zugeführt. Für diese Überführung kann beispielsweise eine Blasen.pumpe (Mammutpumpe), ein kontinuierlich betriebener Eimerketten!"orderer, eine elektromagnetische Überführung usw. angewandt werden.

Die überführung der Blasenofenschlacke in den Schmelzofen kann vorzugsweise im geschmolzenen Zustand erfolgen, wobei die Eigentemperatur der Schlacke ausgenutzt wird. Jedoch ist es auch möglich, die Blasenofenschlacke in verfestigtem oder granuliertem Zustand zu überführen, um ihre Handhabbarkeit zu erleichtern. In dem Fall, in dem die Qualität des Steins sehr hoch ist und die Bildung von Blasenofenschlacke gering, ist die Zunahme im Brennstoffverbrauch, für das erneute Aufschmelzen der Blasenofenschlacke nicht so groß wie in dem Fall, wenn die Qualität des Steins gerhg und die Menge an Blasenofenschlacke groß sind;

In dem beschriebenen Beispiel ist der Pegel der Schmelze im Abscheider niedriger zu halten als der im Schmelzofen, während

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der Pegel des Schmelzbades im Blasenofen weitaus niedriger zu halten ist als der im Abscheider, wodurch die Überführung des Steins durch das Eigengewicht der Schmelze erfolgt und die Pegeldifferenz innerhalb dieser drei Öfen ausgenutzt wird. Wenn andererseits der Pegel der Schmelze im Blasenofen höher als der im Schmelzofen eingestellt wird, findet die Überführung der Blasenofenschlacke aufgrund des Eigengewichtes statt, während die Überführung des Steins aus dem Abscheider in dem Blasenofen mit äußerer Hilfe durchgeführt werden muß.

Das Weißmetall 19 ist ein Zwischenprodukt innerhalb der BIasenofenstufe, das nicht abgezogen, sondern durch Einstellung der Reaktionsbedingungen in konstanter Menge im Ofen gehalten wird.

Die Dicke sowie die im Ofen verweilenden Mengen Jeder Schmelzschicht im Blasenofen kann dadurch i:onstantgehalten werden, da3 man den Schlackenauslaß und das Blasenkirpfsrüberflußwehr 25 in der gleichen ¥eise wie im Abscheider auf konstanter Hölie hält. Folglich werden die Produktionsgeschwindigkeiten von Schlacke und Blasenkupfer im Blasenofen durch die Beschickungsgeschwindigkeit des Steins in dem Blasenofen (die von den Reaktionsbedinungen und der Beschickungsgeschwindigkeit des Rohmaterials in dem Schmelzofen abhängt) sowie der Beschickungsgeschwindigkeit des Kühlmittels in dem Blasenofen (, die von der Qualität des in den Blasenofen einzuführenden Steins und den Reaktionsbedingungen in dem Blasenofen abhängt) gesteuert, so daß das gesamte Reaktionssystem unter bestimmten konstanten Reaktionsbedingungen gesteuert werden kann.

Die Umsetzung im Blasenofen kann auch nur unter der Koexistenz zweier Phasen, nämlich der Schlacken- und Blasenkupferphase, d.h. ohne Anwesenheit von Weißmetall, durchgeführt werden, indem man in den Blasenofen mehr Luft einführt, als erforderlich ist, um die gesamten Eisen und Schwefelanteile im Stein und im Kühlmittel zu oxydieren. In diesem Falle kann der Schwefelgehalt

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im Blasenkupfer unter die Sättigungskonzentration verringert werden, indem man das Luftverhältnis der eingeführten Luft bis zu einem gewünschten Ausmaß erhöht. Bei steigendem Luftverhältnis erhöht sich ebenfalls der Kupfergehalt in der Schlacke, während sich der Schwefelgehalt im Blasenkupfer erniedrigt. Das Luftverhältnis bedeutet in diesem Zusammenhang das Verhältnis von Luft zu der Gesamtmenge an Stein und Kühlmittel. Wenn eine Weißmetallschicht im Blasenofen existiert, so liegt der Kupfergehalt in der Schlacke zwischen 2 und 6%, während der Kupfergehalt auf einenWert im Bereich von 40 bis 50% erhöht werden kann, wenn kein Weißmetall im Ofen vorhanden ist. Indessen müssen die Qualität des Steins und die Reaktionsbedingungen im Blasenofen innerhalb eines derartigen Bereichs gehalten werden, daß der Kupfergehalt in der im Blasenofen gebildeten Schlacke nicht den Kupfergehalt in den in den Blasenofen eingeführten Materialien überschreitet und daß außerdem das in dem Blasenofen eingebrachte Flußmittel (insbesondere Kalk) nicht diejenige Menge überschreitet, die in dem gesamten System benötigt wird. In dem üblichen Konverterverfahren wird Siliciumdioxid (Sand) als Flußmittel verwendet, während in dem Blasenofen gemäß der vorliegenden Erfindung die Fließfähigkeit der dort gebildeten Schlacke durch Verwendung von Kalk oder einem Gemisch aus Kalk und Siliciumdioxid erhöht werden kann.

Das Abgas, das in den oben erwähnten Verfahrensschritten von dem jeweiligen Ofen abgezogen wird, wird gesammelt und durch einen Kamin (c) abgeführt, wobei die Gesamtmenge gekühlt und als Rohmaterial für die Herstellung von Schwefelsäure verwendet wird.

Gemäß einer weiteren Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die dritte Verfahrensstufe in zwei Unterstufen aufgeteilt werden, so daß insgesamt vier Ofenverfahrensschritte angewandt werden. In diesem Falle wird im dritten Verfahrensschritt die Herstellung von Weißmetall und Blasenofenschlacke

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im Blasenofen 3 durchgeführt. Insbesondere wird, wie in Fig. dargestellt, der Stein kontinuierlich durch den Steinbeschikkungseinlaß 18 kontinuierlich in den Blasenofen eingeführt, während Luft und ein Flußmittel durch das Einlaßrohr 26 in die Schmelze gebracht werden, die sich aus Blasenofenschlacke 21 und Weißmetall 19 zusammensetzt, wie sie durch die Reaktion innerhalb des Ofens gebildet werden. Die zu diesem Zeitpunkt erzeugte überschüssige Wärme wird zum Schmelzen des Kühlmittels in der gleichen Weise wie bei der oben beschriebenen Durchführungsform verwendet. Luft muß mit einer solchen Beschickungsgeschwindigkeit zugeführt werden_s wie zur Oxydation des gesamten Eisenanteils und eines Teils des Schwefelanteils in dem Stein und dem Kühlmittel, wie sie dem Ofen zugeführt wurden, zu oxydieren und Weißmetall und Schlacke zu bilden. Das in diesem Fall verwendete Flußmittel kann Siliciumdioxid (Sand) sein wie im Falle der gewöhnlichen Konverterverfahren.

Die Schlacke 21 wird anschließend kontinuierlich durch den Schlackenauslaß 22 aus dem Ofen ausfließengelassen und wie in der oben beschriebenen Durchfülirungsfor» in den Schmelzofen zurückgeführt. Es ist festgestellt worden, daß der Kupferanteil in der Schlacke hauptsächlich in Form von Weißmetallteilchen und metallischen Kupferteilchen vorliegt. Anstatt die Schlacke in den Schmelzofen in geschmolzenen Zustand zurückzuführen^ kann sie zerstoßen und durch Flotation aufbereitet werden, um dadurch den Kupferanteil in ihr zu konzentrieren, so daß anschließend das Konzentrat in den Schmelzofen zurückgeführt werden kann.

Das Weißmetall 19 wird aus dem Ofen durch den Auslaß 23 und den Siphon 24 abgezogen und anschließend über das Überflußwehr 25 strömen gelassen. Das Weißmetall, das hauptsächlich aus einem einzigen Sulfid oder mehreren Sulfiden des zu gewinnenden Metalls zusammengesetzt ist, kann in manchen Fällen als Endprodukt der Verhüttung betrachtet werden. Wenn beispielsweise das zu gewinnende Metall Nickel ist, wird das Weißmetall, wie

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es ist, einem elektrolytischen Verfahren unterworfen oder nach Zerstoßen und Rösten einem Reduktionsverfahren unterzogen. Wenn außerdem das Weißmetall aus einem Rohmaterial erzeugt worden ist, das zwei oder mehrere Metalle, wie Kupfer, Nickel oder Kobalt,.in solchen Mengen enthält, daß keines dieser Metalle aus ökonomischen oder technischen Gründen unbeachtet bleiben kann, wird das Weißmetall einem Verfahren zugeführt, bei dem diese Metalle voneinander getrennt werden, beispielsweise durch Flotation nach langsamem Abkühlen. Wenn ein Weißmetall hauptsächlich aus Kupfersulfiden zusammengesetzt ist, wird es in geschmolzenem Zustand in einen weiteren Blasenofen überführt, in dem die vierte Verfahrensstufe durchgeführt wird. Der Blasenofen, der in dieser vierten Verfahrensstufe verwendet wird, kann ein gewöhnlicher Konverter sein, ist jedoch vorzugsweise eine weitere Blasenofeneinheit gemäß der Erfindung, so daß das Weißmetall kontinuierlich behandelt werden kann. Die Betriebsweise der vierten Verfahrensstufe ist genau die gleiche wie die der dritten bei der oben erwähnten ersten Verfahrensdurchführungsform mit der Abweichung, daß das eingebrachte Gut Weißmetall ist und die Menge an in dem Ofen erzeugter Schlacke äußerst gering ist,. Die Menge an Schlacke, die aus i'/eißmetall hergestellt wird, beträgt weniger als '¹C Gewichtsprozent des Weißmetalls und normalerweise 2 bis 6%, so daß die Überführung der Schlacke in geschmolzenem Zustand in den Schmelzofen Schwierigkeiten bereitet. Deshalb wird die aus dem Ofen abgezogene Schlacke festwerden gelassen und anschließend zusammen mit den anderen Rohmaterialien in den Schmelzofen eingebracht.

Um die Schlackenbildung in der vierten Verfahrensstufe zurückzudrängen, wird ein Kühlmittel, das nichts zur Schlackenbildung beiträgt, wie beispielsweise Schrott aus dem zu gewinnenden Metall, gewünsentenfalls in den Blasencfen für die vierte Verfahrensstufe eingeführt.

Die Behandlung des Abgases aus diesem Blasenofen kann in der gleichen Weise erfolgen wie in der oben beschriebenen ersten Durchführungsform.

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Das beschriebene Verfahren gemäß der, Erfindung besitzt nicht nur die allgemein bekannten Vorteile, die mit einem kontinuierlichen Betrieb verbunden sind, wie beispielsweise geringere Kosten für Bau und Betrieb im Vergleich zu einem diskontinuierlichen System sowie erleichterte Einführung eines automatischen Steuersystems, sondern auch die folgenden zusätzlichen Vorteile, die den Verfahrensstufen und dem Reaktionssystem zu verdanken sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dient der Schmelzofen lediglich der Umsetzung, d.h. dem Schmelzen des eingesetzten Rohmaterials, während die Trennung von Schlacke und Stein, die in diesem Schmelzofen erzeugt werden, in dem Abscheider durchgeführt werden, wodurch die Durchrührung der Schmelze im Schmelzofen ohne Einschränkung durchgeführt werden kann und die Beschickung mit Rohmaterial so durchgeführt werden kann, daß sie die größtmögliche Fläche des Ofenbettes einnimmt, se daß die Ofenwirksamkeit, d.h. die Schmeizgeschwindigkeit beträchtlich erhöht wird, Außerdem kann die Dicke der im Schmelzofen erzeugten Schlackenschicht vermindert und gleichzeitig das Rühren der Schmelze intensiviert werden, wodurch die Berührung zwischen Stein und Schlacke zufriedenstellend wird und der Kupferanteil in der zurückgeführten Schlacke (Blasenofenschlacke) schnell und vollständig in die Steinphase absorbiert wird, bis das Gleichgewicht zwischen den Phasen erreicht ist.

Durch mikroskopische Untersuchung einer gelöschten Probe wurde festgestellt, daß unter den Reaktionsbedingungen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der größte Teil des Kupferanteils in der Schlacke in Form von Steingranulat vorliegt, wobei jedes Korn einen Durchmesser von etwa 0,5 bis etwa 3 mm besitzt. Es erwies sich, daß sich die Kupferkörner schnell absetzten, wie sich leicht von der Stoke'sehen Gleichung errechnen läßt, und daß sie sich in dem Abscheider schnell von der Schlacke abtrennen konnten, wobei ein zufriedenstellendes Ergebnis ohne Anwendung eines Absetzofens zusammen mit dem Abscheider erzielt werden konnte.

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Was die Schlackenschicht betrifft, so konnte ihre Dicke in dem Schmelzofen gemäß der Erfindung so weit verringert werden, daß sie ein Zehntel bis ein Zwanzigstel der Dicke beträgt, wie sie in einem gewöhnlichen Strahlungsofen auftritt. Zufolgedessen konnte eine hinreichend große Reaktionsgeschwindigkeit im Ofen erzielt werden, selbst wenn der Druck der in die Schmelze eingeblasenen Luft äußerst niedrig war, ohne daß das Ende des Einführungsrohrs in die Schmelze getaucht wurde, wodurch Einsparungen, wie eine Verringerung des Energieverbrauchs sowie eine Erhöhung der Lebensdauer des Einführungsrohres, erzielt werden konnten. Mit anderen Worten: da die Luft hauptsächlich mit dem Stein reagiert und nur eine äußerst dünne Schlackenschicht in der Schmelze vorhanden ist, die den Kontakt zwischen der Luft und dem Stein verhindert, wird der Kontakt zwischen der Luft und dem Stein verbessert und die Umsetzungsgeschwindigkeit in dem Ofen beträchtlich erhöht.

Um die Geschwindigkeit der Kupfergewinnung weiter zu erhöhen, kann ein Reduktionsmittel, wie Pyrit, in den Abscheider eingebracht werden. In diesem Falle wird der gewonnene Stein mit dem Schmelzofenstein, der innerhalb des Abscheiders abgetrennt worden ist, vermischt und das Ganze kontinuierlich auf ein und demselben Strömungsweg in den Blasenofen eingebracht, so daß der SchmelzStrömungsweg vereinfacht und die Steuerung des Ofens erleichtert werden. (Es ist bekannt, daß bei geringer Füllung der Rinne mit Schmelze das Überführen große Schwierigkeiten bereitet) .

Weiter kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Korrosion der Ziegel, aus denen der Ofen besteht, unterdrückt werden. Die Hauptursache für eine Korrosion der Ziegel ist die Schlacke. Bei dem vorliegenden Verfahren wird die Schlackenschicht jedoch äußerst dünn gehalten, so daß die Berührungsfläche zwischen Schlacke und den Ofenwänden gering ist und der Aufwand, der durch die Verwendung eines feuerfesten Materials oder einer Auskleidung mit besonders großer Dauerhaftigkeit zum Schutz dieser Kontaktflächen beträchtlich verringert werden kann.

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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

. 6000 kg je Stunde eines Kupferkonzentrates aus 24,0% Kupfer, 34,2% Eisen, 34,2% Schwefel und 3,7% Siliciumdioxid, 1500 kg je Stunde Siliciumdioxid mit einem Gehalt von 9-0,0% SiOo und 500 kg je Stunde Kalk mit einem Gehalt von 53,4% Calciumoxid wurden unmittelbar zusammen mit 1500 m (Normalbedingungen) Luft je Stunde mit einem Überdruck von 2 atm. durch ein im Schmelzofen vorgesehenes Einlaßrohr· in eine Schmelze eingebracht, die in dem Ofen als Umsetzungsprodukt vorhanden war.

3 Durch Verwendung eines weiteren Einlaßrohres wurden 2500 m Luft (Normalbedingungen) je Stunde mit einem Überdruck von 0,8 atm. und 500 m technischer Saue -Stoff (Normalbedingungen) vermischt und das Gemisch unmittelbar in das Schmelzbad in der gleichen Weise wie das erwähnte Rohmaterial eingeführt. Das Rohmaterial war, sofern es fest war, vorher zu Körnern klassiert worden, von denen jedes einen Durchmesser von unter 10 mm besaß, sowie so weit getrocknet worden, bis der Wassergehalt 1 bis 2% betrug.

250 1 Heizöl je Stunde wurden unter Verwendung von 2200 m Luft (Normalbedingungen) je Stunde mit einem Überdruck von 0,2 atm. und einer durch Vorheizen erzeugten Temperatur von 300 C in einem auf dem Oberteil des Ofens vorgesehenen Brenner verbrannt. Durch eine Öffnung in dem Ofen wurde außerdem Blasenofenschlaeke in den Ofen eingeführt. Die Dicke der Schlackenschicht innerhalb des Ofens wurde bei etwa 20 mm gehalten. Die Produkte, die hauptsächlich aus Stein und Schlacke bestanden, wurden durch eine Schmelzabflußöffnung im Ofen kontinuierlich aus dem Ofen und vermöge ihres Eigengewichtes weiter in einen Abscheider strömen gelassen. Der Schwefeldioxidgehalt in dem Abgas, das aus dem Schmelzofen abgezogen wurde, betrug 8 bis 10%. Die Temperatur innerhalb des Ofens wurde zwischen 1220 und 1260 ⁰C gehalten, indem man den Heizölei* ?atz entsprechend einstellte.

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Der bei dem Verfahren verwendete Abscheider entsprach dem in Fig. 4 dargestellten Typus; sein Fassungsvermögen für Schmelze betrug etwa 10 t. 150 kg Pyrit je Stunde mit einem Gehalt von 45% Schwefel und 50 kg Koksgruß je Stunde wurden ebenfalls in den Abscheider eingebracht. Die Dicke der Schlakkenschicht und die im Abscheider enthaltenen Mengen Schlacke und Stein wurden konstantgehalten, indem man das Steinüberflußwehr 120 mm niedriger einstellte als das ebenfalls im Abscheider vorhandene Schlackenüberflußwehr. Die Schlacke wurde aus dem Abscheider durch eine Schlackenauslaßöffnung abströmen gelassen und anschließend mit Hilfe eines Wasserstrahles granuliert. Die Menge an erzeugter Schlacke betrug 5600 kg je Stunde und ihre Zusammensetzung wurde so gesteuert, daß sie sich zu 0,4 bis 0,6% Kupfer, 33 bis 35% Siliciumdioxid und 5 bis 6% Calciumoxid ergab. Der Stein wurde kontinuierlich aus dem Ofen über einen Siphon abgezogen und in einen Blasenofen geleitet. Die Qualität des auf diese Weise hergestellten Steins wurde so gesteuert, daß der Stein 59 bis 62% Kupfer enthielt.

In den Blasenofen wurden 200 kg Siliciumdioxid ^e Stunde, 100 kg Kalkstein je Stunde und 100 kg je Stunde eines 60% Kupfer enthaltenden Niederschlages zusammen mit 2400 m (Normalbedingungen) Luft je Stunde mit einem Überdruck von 2 atm. eingebracht. Diese Beschickung wurde durch ein Einführungsrohr unmittelbar in die Schmelze eingebracht, die durch die Umsetzung innerhalb des Ofens erzeugt worden war. Der Kupferanteil in der im Ofen gebildeten Schlacke wurde so gesteuert, daß er 20 bis 25% betrug, so daß in dem Ofen kein Weißmetall gebildet wurde und die Schmelze, die im Ofen entstand, aus den beiden Schichten Schlacke und Blasenkupfer zusammengesetzt war. Die auf diese Weise gebildete Schlacke bestand aus 8 bis 13% Siliciumdioxid, 4 bis 6% Calciumoxid und 38 bis 45% Eisen. Es zeigte sich, daß der größte Teil des Eisens in Form von Fe,O^ vorlag. Die Schlacke wurde anschließend kontinuierlich durch einen Schlackenauslaß aus dem Ofen strömen gelassen und mit Hilfe eines kontinuierlich betriebenen Eimerkettenförderers in den

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Schmelzofen befördert. Das Blasenkupfer wurde durch einen Siphon, der sich an den Blasenkupferauslaß anschloß, aus dem Ofen strömen gelassen. Die Produktionsgeschwindigkeit an Blasenkupfer betrug 1550 kg je Stunde; seine Zusammensetzung war durch 98 bis 99% Kupfer und 0,2 bis 0,3% Schwefel gekennzeichnet.

Wenn das Verfahren so durchgeführt wurde, daß eine Weißmetallschicht im Blasenofen erzeugt wurde, d.h. wenn die Beschickungsgeschwindigkeit mit Sand 1700 kg je Stunde und mit Kalk 350 kg je Stunde für den Schmelzofen betrug und die Art des in den Blasenofen einzuführenden Flußmittels auf Kalkstein mit einer Beschickungsgeschwindigkeit von 250 kg je Stunde abgeändert wurde sowie wenn die Beschickungsgeschwindigkeit mit Luft in den Blasenofen auf etwa einen Wert von 2% unterhalb des Wertes in dem oben beschriebenen Beispiel gesenkt wurde, setzte sich die darin erzeugte Schlacke aus 6 bis 8% Kupfer, 12 bis 16% Calciumoxid und 55 bis 65% Fe,O, zusammen und die Kupfermenge, die in den Schmelzofen zurückgeführt wurde, wurde verringert, während der Schwefelgehalt im Blasenkupfer auf 1% und darüber erhöht wurde. Es wurde weiter beobachtet, daß die Fließfähigkeit der Schlacke leicht geringer wurde, wenn der Gehalt an Calciumoxid in der Schlacke auf 5 bis 7% verringert wurde.

Die Erzeugungsgeschwindigkeit von Blasenofenschlacke betrug etwa 1000 bis 1500 kg je Stunde. In einem derartigen Fall der geringen Schlackenproduktion erstarrte ein Teil der Schlacke während der überführung in den Schmelzofen, was jedoch in keiner Weise den Betrieb des Schmelzofens beeinträchtigte. Der Gehalt an Schwefeldioxid im Abgas aus dem Blasenofen betrug 14 bis 16%, und die Temperatur innerhalb des Ofens lag bei 1200 bis 1270 ⁰C.

Sämtliche Abgase der Öfen wurden gesammelt und abgekühlt und anschließend in eine Schwefelsäureherstellungsanlage geleitet. Der Flugstaub in den Abgasen, der in der Staubkammer gesammelt

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wurde, Uelief sich auf eine Menge von 1 bis 2%, bezogen auf die Gesamtmenge an eingesetztem Rohmaterial.

Beispiel 2

In den Schmelzofen wurden 5000 kg Kupferkonzentrat je Stunde, das aus 18,9% Kupfer, 33,8% Eisen, 36,5% Schwefel und 1,5% Kieselsäure bestand, 1400 kg Siliciumdioxid je Stunde mit einem Gehalt von 89% SiO₂, 570 kg Kalkstein pro Stunde mit einem Gehalt von 53,4% Calciumoxid sowie 200 Normkubikmeter je Stunde Luft mit einem Überdruck von 2 atm. eingebracht. Die Beschikkungen wurden durch ein Einführungsrohr zusammen mit 3000 Nm Luft je Stunde mit einem Überdruck von 0,8 atm. und 510 Nm technischem Sauerstoff je Stunde unmittelbar in das Schmelzbad, das aus den Reaktionsprodukten bestand, eingebracht. Gleichzeitig wurden 160 1 Heizöl je Stunde zusammen mit 1700 Nnr Luft je Stunde mit einem Überdruck von 0,8 atm. durch ein getrenntes Einlaßrohr in den Ofen geblasen und darin verbrannt. In der Zwischenzeit wurde Blasenofenschlacke kontinuierlich durch den Blasenofenschlackeneinlaß in den Schmelzofen eingebracht. Der Stein und die Schlacke, die erzeugt wurden, wurden in einen Abscheider geleitet, der, wie in Fig. 3 dargestellt, mit dem Schmelzofen einstückig ausgebildet war, wo Stein und Schlacke voneinander getrennt wurden. Die Schlackenschicht innerhalb des Schmelzofens wurde bei einer Dicke von 20 mm gehalten. Die Beschickungsgeschwindigkeit mit Brennstoff wurde so einreguliert, daß die Temperatur im Ofen zwischen 1220 und 1270 ⁰C gehalten wurde. Das aus dem Schmelzofen abgezogene Abgas enthielt 13 bis 16% Schwefeldioxid.

In dem Abscheider wurde das Steinüberflußwehr 70 mm unterhalb des durch den Schlackenauslaß festgelegten Pegels gehalten, wodurch die Schlackenschicht innerhalb des Ofens bei etwa 300 mm Dicke gehalten wurde. Die auf diese Weise gebildete Schlacke wurde durch den Schlackenauslaß kontinuierlich aus dem Ofen strömen gelassen und anschließend mit Wasser granu-

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liert. Die Zusammensetzung der Schlacke wurde so gesteuert, daß sie durch 32 bis 34% Siliciumdioxid und 5 bis 6% Calciumoxid gekennzeichnet war. Die Schlacke enthielt 0,30 bis 0,45% Kupfer und ihre Produktionsgeschwindigkeit lag bei 5900 kg je Stunde. Der erzeugte Stein wurde kontinuierlich durch einen anschließend an den Steinauslaß angebrachten Siphon kontinuierlich aus dem Ofen fließen gelassen und anschließend in den Blasenofen verbracht. Der Kupfergehalt des Stein wurde so gesteuert, daß er 39 bis 42% betrug.

In den Blasehofen wurden 1000 kg des oben erwähnten Roherzes je Stunde und 500-kg Siliciumdioxid je Stunde zusammen mit 3040 Nnr Luft je Stunde mit einem Überdruck von 2 atm. eingebracht. Die Beschickungen wurden unmittelbar in die Schmelze eingeführt, die aus den im Ofen gebllreten Reaktionsprodukten bestand. Diese bestanden aus Weißmetall und Schlacke, und die Schlackenschicht im Ofen wurde bei etwa 100 mm Dicke gehalten. Die auf diese Weise erzeugte Schlacke wurde durch einen Schiakkenauslaß kontinuierlich ans dem Ofen ätröm&n gelassen und. anschließend mitteis Blasenpumpe in den Schmelzofen zurückgeführt. Die Schlacke enthielt 22 bl 24% Siliciumdioxid und 2 bis 6% Kupfer; ihre Produktionsg&schwindigksit betrug etwa 2300 kg je Stunde (berechnet). Das erzeugte Weißmetall wurde kontinuierlich durch einen im Anschluß an den Weißmetallausiaß angeordneten Siphon aus dem Ofen strömen gelassen und anschließend einem Kupferraffinierverfahren bekannter Art zugeführt." Die Reaktion wurde so gesteuert, daß das Weißmetall 77 bis 79% Kupfer enthielt. Der Schwefelgehalt betrug darin 19 bis 20%, und die Temperatur innerhalb des Ofens lag bei 1250 bis 1300 ⁰C. Das Abgas aus dem Ofen enthielt 13»5 bis 15,0% Schwefeldioxid. Das Abgas jedes der Öfen wurde in der gleichen Weise behandelt wie im Beispiel 1 angegeben.

Selbstverständlich ist es möglich, verschiedene Abwandlungen bei dem vorliegenden Verhüttungsverfahren durchzuführen, indem man bereits bestehende Kupferv^rhüttungseinrichtungen verwendet,

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ohne die grundsätzlichen Vorschriften des vorliegenden Verfahrens zu ändern. Beispielsweise kann in dem ersten Verfahrensschritt ein bereits bekannter Strahlungsofen oder ein elektrischer Ofen statt des oben erwähnten Schmelzofens gemäß der Erfindung verwendet werden. In diesem Falle wird eine Rückführungsschlackenbeschickungsöffnung in diesem Ofen vorgesehen, durch die die Blasenofenschlacke eingeführt wird. Außerdem kann zur Steuerung der Qualität des erzeugten Steines ein Einführungsrohr in diesen ersatzweise verwendbaren Öfen in der gleichen Weise vorgesehen sein wie bei dem erfindungsgemäßen Schmelzofen, um durch dieses Einführungsrohr Luft in die Schmelze innerhalb des Ofens zu leiten. Außerdem kann die Gesamtmenge oder ein Teil des eingesetzten Erzes zuvor geröstet werden.

In der ersten Verfahrensstufe kann ein bereits bekannter Schlakkenschmelzofen (flush-smelting furnace) oder Blasofen allein oder in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Schmelzofen verwendet werden. Im letzteren Fall werden die Produkte aus den beiden Öfen in ihrer Gesamtheit in einen anschließend an den ersten Ofen vorgesehenen Abscheider geführt, während die Blasenofenschlacke lediglich in den Schmelzofen gemäß der Erfindung eingeführt wird, so daß die Behandlung der Schlacke in wirksamer Weise durchgeführt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Kontinuierliches Verfahren zur Verhüttung von sulfidischen Erzen unter Erzeugung von Rohmetall,
dadurch gekennzeichnet, daß man

a) in einer ersten Verfahrensstufe.ein Rohmaterial aus einem Gemisch aus sulfidischem Erz und Flußmittel in vorherbestimmten Mengenverhältnissen mit Luft und Brennstoff vermischt, dieses Gemisch kontinuierlich in einen Schmelzofen einführt und zu Stein und Schlacke schmilzt, während kontinuierlich Schlacke aus einem Blasenofen in den Schmelzofen eingeführt und dadurch der Hauptanteil des in der Blasenofenschlacke enthaltenen zu gewinnenden Metalls in dem Stein absorbiert wird;

c) daß man in einer dritten Verfahrensstufe den Stein und ein Gemisch aus^v Flußmittel und Luft in vorherbestimmten Mengenverhältnissen kontinuierlich in einen Blasenofen einführt, um ein Weißmetall oder ein Rohmetall und eine Blasenofenschlacke zu erzeugen, -

daß man weiterhin Schmelzofen, Abscheider und Blasenofen, die den Verfahrensschritten a) bis c) zugeordnet sind, derart anordnet, daß die Umwandlungsbedingungen, wie Temperatur, Zusammensetzung, Pegel der Oberfläche und Pegel der Phasengrenze der in jedem Ofen enthaltenen Schmelze unabhängig von denen der Schmelzen in den anderen Öfen gesteuert werden und daß von den kontinuierlichen Schmelzeüberführungen aus der ersten in die zweite, der zweiten in die dritte und der dritten in die erste Verfahrensstufe mindestens eine Überführung zwangsweise und die übrigen automatisch erfolgen, wodurch eine lückenlose Arbeitsweise der drei Öfen als Ganzes erzielt wird.

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2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß man Luft im Überschuß über diejenige Menge, die im Hinblick auf die Beschickungsgeschwindigkeit von Schmelzofenstein erforderlich wäre, in den dritten Ofen einleitet, um die Bildung von Weißmetall in dem Ofen zu verhindern und lediglich die Bildung von zwei koexistierenden Schichten aus Rohmetall und Schlacke zu verursachen, den Gehalt des zu gewinnenden Metalls in der Schlacke auf einen Wert über 10% zu erhöhen und den Schwefelgehalt im in der dritten Verfahrensstufe erzeugten Rohmetall unter die Sättigungskonzentration zu senken.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Qualität des in der ersten Verfahrensstufe erzeugten Steins so weit erhöht, daß die Menge des zu gewinnenden Metalls, das in der Blasenofenschlacke enthalten ist und in die erste Verfahrensstufe zurückgeführt wird, nicht den Gehalt übersteigt, der von dem zu gewinnenden Metall in dem in den Blasenofen eingeführten Stein vorhanden ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß man als Flußmittel in der dritten Verfahrensstufe Kalk verwendet und die Menge an Kalk derart einreguliert, daß sie nicht die Gesamtmenge an dem dem System zuzuführenden Kalk übersteigt, so daß der Gehalt an Calciumoxid in der Schmelzofenschlacke derart gesteuert wird, daß er auf einem Wert liegt, der unter normalen Betriebsbedingungen einreguliert werden kann, insbe sondere 5 bis 8?6 beträgt.

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5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Produkten in der dritten Verfahrensstufe die Blasenofenschlacke in die erste Verfahrensstufe zurückgeführt und das Weißmetall einem Kupferraffinierverfahren zugeführt wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Produkte der dritten Verfahrensstufe in ihrer Gesamtheit in einen Abscheider geleitet werden, der dem in der zweiten Verfahrensstufe verwendeten gleicht, so daß Blasenofenschlacke und Rohmetall voneinander getrennt werden.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Rohmaterial in der ersten Verfahrensstufe kontinuierlich mit konstanter Beschickungsg^schwindigkeit zuführt und die innerhalb jedes Ofens vorhandenen Mengen an Stein, Schlacke, Weißmetall und Blasenkupfer jeweils konstanthält und dadurch die Überführungsgeschwindigkeit der Schmelze zwischen jeder Verfahrensstufe und die Beschickungsgeschwindigkeiten an Flußmittel, Kühlmittel und Luft in jeder Verfahrens stufe mit der Beschickungsgeschwindigkeit an Rohmaterial im Gleichgewicht hält.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das in die erste Verfahrensstufe einzusetzende Roherz zuvor röstet, um die Qualität des bei dieser Verfahrensstufe erhaltenen Stein zu verbessern.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der dritten Verfahrens stufe ein Kühlmittel einführt, um die Temperatur im Ofen innerhalb des Bereichs für die gewöhnlichen Betriebstemperaturen zu steuern.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß man in der ersten Verfahr ens stufe mit mindestens einem Brenner Brennstoff verbrennt.

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11. Vorrichtimg zur kontinuierlichen Verhüttung von sulfidischen Erzen zu Rohmaterial, "bestehend aus

a) einem Schmelzofen (1) zum Schmelzen der sulfidischen Erze, das mit einem Gaseinlaßrohr (6), einem Brenner (7), einem Schmelzauslaß (8), einer Verschlußklappe (9) an der Außenseite des Schmelzauslasses (8), die so breit ist, daß sie den Schraelzauslaß (8) verschließen kann und aufwärts und abwärts bewegbar ist, um die Einhaltung einer erforderlichen konstanten Dicke der Schlackenphase in dem Ofen zu steuern, sowie mit einem Schmelzüberflußwehr (10) und einer Rückführungsschlackenbeschickungsöffnung (22a) versehen ist?

b) einem Abscheider (2) zur Trennung von Stein und Schlacke in den Schmelzen, die aus dem Schmelzofen zugeführt werden, der mit einer Heizvorrichtung (13) zum Halten der Schmelze bei der erforderlichen Temperatur, einem Schmelzeinlaß (14), der in Verbindung mit dem Schmelzüberflußwehr (10) des Schmelzofens (1) steht, einem Schlackenauslaß (15), einer Steinabzugsöffnung (16), einem Steinsiphon (17) sowie einem Steinüberflußwehr (17a) versehen ist; und

c) einem Blasenofen (3) zur Herstellung von Weißmetall, Rohmetall und Blasenofenschlacke aus dem von dem Abscheider (2) zugeführten Stein, der mit einem Gaseinlaßrohr (26), einer Steinbeschickungsöffnung (18), einem Auslaß (22) für die Blasenofenschlacke, einer Abzugsöffnung (23) für das Rohmetall, einem Rohmetallsiphon (24) sowie einem Rohmetallüberflußwehr (25) versehen ist,

wobei Schmelzofen (1), Abscheider (2) und Blasenofen (3) derart angeordnet sind, daß die Umwandlungsbedingungen, wie Temperatur, Zusammensetzung, Oberflächenpegel und Pegel der Phasengrenze, der Schmelzen, die in jedem Ofen vorhanden sind, unabhängig von den Umwandlungsbedinungen der Schmelze in einem anderen Ofen gesteuert werden können, die Zufuhrmenge der Schmelze in den Abscheider mit der Beschickungsgeschwindigkeit des Rohmaterials in den Schmelzofen (1) dadurch im Gleichgewicht gehalten ist, daß das Schmelzüberflußwehr (10) und das untere Ende (9a) der Verschlußklappe (9) in ihren konstanten

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Stellungen gehalten sind, die für die Absetzung der im Schmelzofen (1) verweilenden Mengen an Stein und Schlacke erforderlich sind, sowie die Beschickungsmenge an Stein in den Blasenofen a (3) dadurch im Gleichgewicht mit der Beschickungsgeschwindigkeit von Schmelze in den Abscheider (2) gehalten ist, daß die Schlackenablaßöffnung (15) und das Steinüberflußwehr (17a) in ihren konstanten Stellungen gehalten sind, die zum Absetzen der im Abscheider (2) verweilenden Mengen an Stein und Schlacke erforderlich sind.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (2) in sich in Flußrichtung der Schmelze erstreckender länglicher Form aufgebaut und mit einem Steinsumpf (27), einem Steinsiphon (17) sowie einer Beschickungsöffnung (14) für die im Schmelzofen (1) gebildete Schmelze auf der einen Seite und einer Schlackenauslaßöffnung (15) auf der anderen Seite versehen ist.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Unterseite (9a) der Verschlußklappe (9) auf einer Höhe

unterhalb der Höhe des Schmelzüberflußwehrs (10) angeordnet

ist, um innerhalb des Schmelzofens (1) eine konstante Dicke der Schlackenschicht aufrechtzuerhalten.

_r'

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 11,

Tf dadurch gekennzeichnet, daß Steinüberflußwehr (17a) und Schlackenauslaßöffnung (15) im Abscheider (2) auf verschiedenen Höhen angeordnet sind, um eine konstante Dicke der Schlackenschicht sowie konstante Mengen an Schlacke und Stein aufrechtzuerhalten.

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15. Vorrichtung gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß Rohmetallüberflußwehr (25) und Schlackenauslaß (22) im Blasenofen (3) auf verschiedenen Höhen angeordnet sind, um eine konstante Dicke der Schlackenschicht sowie konstante Mengen an Schlacke und Rohmetall bzw. Weißmetall aufrechtzuerhalten.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzüberflußwehre (10, 17a, 25) von Schmelzofen (1), Abscheider (2) und Blasenofen (3) auf in der angegebenen Reihenfolge niedriger werdendem Niveau angeordnet sind, um die Überführung der Schmelze vermöge ihres Eigengewichtes zu ermöglichen, während die Blasenofenschlacke in den Schmelzofen (1) zwangsweise überführt wird.

17. Vorrichtung gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (22) für die Blasenofenschlacke auf einem höheren Niveau als dem der Schmelzoberfläche des Schmelzofens (1) angeordnet ist, um die Überführung der Blasenofenschlacke vermöge ihres Eigengewichtes zu ermöglichen, während der Stein vom Abscheider (2) in den Blasenofen (3) zwangsweise transportiert wird.

18. Vorrichtung gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsoberflächen von Schmelzofen (1) und Abscheider (2) durch Festlegen des Niveaus der Schmelzauslaßöffnung (8) des Schmelzofens (1) unter dem Niveau der Schlackenauslaßöffnung (15) des Abscheider (2) vereinigt sind und die im Schmelzofen (1) vorhandene Menge an Stein und Schlacke konstantgehalten werden.

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