DE1758084C2 - Schmelzofen für die Gewinnung von Nichteisenmetallen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schmelzofen für die Gewinnung von Nichteisenmetallen mit einem Reaktionsschacht, in dem am oberen Ende mittels eines Konzentratbrenners zugeführtes Feinerz mit brennbaren Bestandteilen einer Oxydationsreaktion ausgesetzt ist und mit einem am unteren Ende des Reaktionsschachts angeordneten Absetzgefäß zur Aufnähme der in dem Reaktionsschacht gebildeten Schmelze. Der Reaktionsschacht derartiger Schmelzöfen, in dem insbesondere Kup.er- oder Nickelfeinerz zusammen mit Heißluft von oben eingeblasen wird, bildet die Abbrennschmelzzone des Ofens, in dem die brennbaren Bestandteile des Erzes oxydiert werden und das Erz durch die Oxydationswärme im schwebenden Zustand geschmolzen wird.

Bei einem bekannten Schmelzofen dieser Art (deutsche Patentschrift 677 158) wird die im Absetzgefäß gesammelte Schmelze zusätzlich noch durch Brenner erhitzt, um die Fließfähigkeit des geschmolzenen Materials zu steigern.

Gewöhnlich verwendet man zum Abbrennschmelzen einen Abbrennschmelzofen und einen Elektroofen. Der Abbrennschmelzofen besteht aus einem Reaktionsschacht, einem mit dem unteren Ende des Reaktionsschachtes verbundenen Absetzgefäß und einem Abzug, der im Abstand von dem Schacht mit einem Absetzgefäß verbunden ist. Das Kupferfeinerz wird zusammen mit Heißluft durch einen am oberen Ende des Reaktionsschachtes des Ofens angeordneten Konzentratbrenner in den Schacht eingeblasen. Die dabei erzeugte Reaktionswärme bewirkt ein Schmelzen des Feinerzes. Die Schmelze wird am Boden des Absetzgefäßes gesammelt. Die Schmelze trennt sich infolge der unterschiedlichen spezifischen Gewichte in Stein und Schlacke, die sich noch im schmelzflüssigen Zustand befindet. Der Stein besteht hier zum größten Teil aus Gemisch von Cu₂S und FeS und die Schlacke im wesentlichen aus 2 FeO und SiO₂. Zum Reinigen der Schlacke wird diese aus dem Absetzgefäß in einen Elektroofen eingebracht, der Stein wird aus dem Absetzgefäß einer nachgeschalteten Verarbeitungsstufe, z. B. einem Konverter, zügeführt. Das heiße Abgas des Abbrennschmelzofens wird durch das Absetzgefäß und den Abzugskanal einem Kessel zugeführt, in dem es auf eine gewünschte Temperatur abgekühlt wird. In dem zur Schlackenreinigung dienenden Elektroofen wild die Schlacke mit Hilfe von Elektroden, die in dem Ofen angeordnet sind und mit elektrischer Energie gespeist werden, auf einer hohen Temperatur gehalten.
Inzwischen werden stückiges Erz, Flußmittel u. dgl. in den Ofen eingebracht und darin geschmolzen. Wenn das Fließvermögen der Schlacke zunimmt, setzt sich das in der Schlacke enthaltene Kupfer am Boden des Ofens ab, so daß die aus dem.

System ausgebrachte Schlacke nur einen vernachlässigbaren kleinen Kupfergehalt hat. Das Abgas des Ofens wird bei einer relativ niedrigen Temperatur von etwa 500° C durch einen Abgaskanal abgeführt. Das Abbrennschmelzverfahren hat gegenüber anderen Schmelzverfahren, z. B. dem Hochofen- und Flammofenprozeß, große Vorteile. Der Brennstoffverbrauch wird herabgesetzt, und der SC₂-Gehalt des Abgases ist so hoch, daß das Gas für die Erzeugung von Schwefelsäure verwendet werden kann. Die Oxy-

so dationsgeschwindigkeit des Erzes läßt sich so stark erhöhen, daß die Verunreinigungen leicht aus dem Erz entfernt werden können.

Das bekannte Abbrennschmelzverfahren hat jedoch eine Reihe bisher ungeklärter Probleme. Da in dem Abbrennschmelzofen eine oxydierend wirkende Atmosphäre vorhanden ist, bildet sich das als Magnetit bezeichnete Eisenoxyd, das auf dem Boden und den Seitenwänden des Absetzgefäßes abgelagert wird, in dem der Stein und die Schlacke gesammelt werden. Durch das Wachsen dieser Wandansätze wird der Innenraum des Ofens entsprechend verkleinert. Daher mußte das auf der Innenwandung des Absetzgefäßes abgelagerte Oxyd durch Zuführung von Wärme mit Hilfe einer eigenen Heizeinrichtung geschmolzen werden. Weiterhin sind zwei verschiedene öfen erforderlich, nämlich ein Abbrennschmelzofen und der zum Reinigen der anfallenden Schlacke dienende Elektroofen. Infolgedessen sind die Baukosten und der Flächen- und Raumbedarf der Anlage selir hoch. Damit die Schlacke aus dem Abbrennschmelzofen zu dem zur Schlackenreinigung dienenden Elektroofen fließen kann, müssen die beiden öfen verschieden hoch stehen. Ferner bewirkt die Schlacke beim Eintritt in den zu ihrer Reinigung dienenden Elektroofen eine Bewegung der in diesem vorhandenen Schmelze, so daß der Stein und die Schlacke nicht einwandfrei voneinander getrennt werden können und die schließlich erhaltene Schlacke noch einen hohen Kupfergehalt hat.

Schließlich lassen sich in bekannten Abbrennschmelzöfen flüchtige Verunreinigungen, wie Arsen, Antimon und Wismut, nur dadurch einwandfrei beseitigen, daß durch die Zufuhr einer größeren Heißluftmenge die Oxydationsgeschwindigkeit des feinkörnigen Erzes erhöht wird. Der in dem Abbrennschmelzofen gebildete Stein ist infolge seines hohen Kupfergehaltes jedoch nicht genügend dünnflüssig für ein glattes Ausbringen des Steins aus der Steinaustrittöffnung des Schmelzofens. Zudem enthält das Abgas des Ofens Flugstaub und ist so heiß, daß der Flugstaub schmilzt und auf den heißen "Rohrwandungen am Eintritt eines nachgeschalteten Kessels abgelagert wird, von denen er nur mit großen Schwierigkeiten entfernt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schmelzofen für die Gewinnung von Nichteisenmetallen kleiner Bauart mit erhöhter Oxydationsreaktion zu schaffen, dessen Funktion durch Oxydablagerun-

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«en nicht beeinträchtigt wird und aus dem sich bei schacht geschmolzen. Die Schmelze wird am Boden

Herabsetzung des Flugstaubgehalts der Stein hohen des Absetzgefäßes 13 gesammelt und tlieltt rerner lu

Metallgehalts leicht ausbringen läßt. den Elektroofenraum 15, der einen Fortsatz aes /\u

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem setzgefäßes 13 bildet. Das auf diese Weise ^aut8^eit"'~ Schmelzofen der eingangs beschriebenen Art da- 5 gene, schmelzflüssige Erz trennt sich infolge aer un

durch gelöst, daß das Absetzgefäß sich in einem terschiedlichen spezifischen Gewichte in Mein i» uu"

Olcnraum fortsetzt, in dem Elektroden angeordnet Schlacke 20, wie vorstehend beschrieben wurde ^w

sind und der mit Arbeitstüren zum Einbringen von Erhöhung des Kupfergehalts des Steins kann man aie

Stückerz oder körnigem Erz und Flußmitteln in den in den Reaktionsschacht geblasene Heimunmci S bfenraum versehen ist. In dem erfindungsgemäßen io und damit die Oxydationsgeschwindigkeit ^a« ""'

Schmelzofen läßt sich die Oxydationsgeschwindigkeit erzes erhöhen. Eine zu starke Erhöhung der uxj j

des Feinerzes durch Zuführung einer größeren Heiß- tionsgeschwindigkeit beeinträchtigt, jedocn aie rucu

luftmenge sehr stark erhöhen, wodurch der Kupfer- fähigkeit des Steins, der dann nur schwer aus oh.

«ehalt des in dem Ofen gebildeten Steins erhöht, des- Ofen ausgebracht werden kann. ^Erfmdu°^8"°r Ln Ausbrineen aus dem Ofen aber nicht erschwert 15 wird Stein, der infolge einer hohen °^^d™^on!«^e.

wird, ohne daß die beschriebenen Probleme der be- schwindigkeit einen hohen kuptergenaiiruu,

kannten öfen auftreten. Aus dem erfindungsgemäßen Stein von niedrigerem Kupfergehalt gemiscnt,_aer

OiC". lassen sich der Stein und die nach dem Sam- von der Schlacke 20 bei ihrer Reinigung mit Hilfe

,rein der Schmelze in dem Absetzgefäß von dem der Elektrowärme abgetrennt worden ist die aurcn S'ein getrennte Schlacke getrennt im schmelzfluss!- 20 da„ Zusammenwirken der Schlacke mit den m

-en Zustand aus dem Ofen ausbringen. Weiterhin hineinragenden Elektrode*. 16 ^d^^s _t ^b!^ektr°™^e«_;eß.

ν iid ein Oxvdansatz am Boden unr an den Seiten- zeugt wird. Der gemischte bt un hat eine>gu tei J-üeö

Λ-andungen des Ofens verhindert, so daß ein maxi- fähigkeit und wird an eine nicht gezeigte, nacnge

males Innenvolumen des Ofens aufrechterhalten wer- schaltete Stufe ohne weiteres durcn eine-Stenau^ :, ,_{n kann 2D} brineöffnung 21 abgegeben, die in der Seitenwand im

"ßei einem bekannten Ofen mündet ein Schacht, Bereich des Bodens des einen Fortsatz des.A-bsetzge-

,-!er lediglich zum Vorwärmen des in diesen eingefüll- fäßes bildenden Elektroofenraums 15 vorgesehen ist.

Ten Materials dient, in die Kammer eines Gasherdes. Die gereinigte und von dem kup^ferarmen S^n ge

B-M diesem bekannten Ofen findet aber ein Schmel- trennte Schlacke wird durch eine Schlackenottnung

zen von Erzen in dem Schacht nicht statt. Der 30 22 aus dem Ofen herausgeführt. _Reakt5_ons-

Schmelzprozeß wird in dem Gasherd, der durch eine Stücken oder korniges Erz, ^da* * ^^"^

Elektrode beheizt ist, vorgenommen. Da der be- schacht 10 nich^t geschmolzer' SgJ^^^S

kannte Ofen keinen Schacht aufweist, in dem eine durch eine Arbeitstur 23 in ^d«^E1™™Si,

Reaktionsschmelzung stattfindet, und dieser daher eingebracht. In diesen werden ferner FIuBrnmei auch nicht mit einem Absetzgefäß zur Aufnahme und 35 durch eine Arbeitstur 24^^"^ Wärme

zum Sammeln der Schmelze verbunden ist, vermag er wird durch die von den Elektroden erzeugte warm

den Geeenstand der Erfindung nicht nahezulegen. geschmolzen. Feinerzes in

A-s der sowjetischen Patentschrift 190 578 ist ein Durch die Oxydationsreaktion ,es' «inerzesrn

Schmelzofen bekannt, der von einem nachgeschalte- dem Reaktionsschacht 10 wirI ein, Abgas von etwa ten Elektroofen durch eine isolierende Wand ge- 40 1300³ C erzeugt das bei seinem^ ^Jr.tt ^om ™

trennt ist, die eine öffnung zum Durchtritt der ren Ende des Reak^^^^S^X^Si

Schmelze aufweist. Auch dieser bekannte, mit einem raum 15 auf unter 1000 C abgekumt m

Elektroofen kombinierte Schmelzofen vermag den wird auch die S ^rom^f^schw'"^dlf _wIiI das Abgas

erfindungsgemäßen Schmelzofen nicht nahezulegen, herabgesetzt. Die Abkühlung erfolgt veil ^s ADgas

da in dÄsem keine Reaktionsschmelzung stattfindet 45 in dem Elektroofenraum mit dem Stuckerz und den

und infolgedessen kein Absetzgefäß vorhanden ist, Flußmitteln in Berührung kommt du^ Warme von

das sich in einem Ofenraum mit Elektroden fortsetzt. dem Abgas aufnehmen Nach der^ Abkun.ung

Der Erfindunssgegenstand wird nachstehend an Abgases und der Herabsetzung seiner^t

Hand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausfüh- s^hwind.gke.t^fal^der mjton Abg^s

run^sbeispiel des erfindungsgemaßen Schmelzofens 50

^Ze Die einzige Figur der Zeichnung ist eine schemati- hah durch einen Abzug-U von dem Elektroofen-

sche Darstellung eines Abbrennschmelzofens zum raum^^..^f .^^!}.^;^_{gen m}t

Abbrennschmelzen von Kupfersulfiderz. wird ^dl« M^^i^l^Kessd s 5 eifMini-Der in der Zeichnung dargestellte Abbrennschmelz- ₅₅ den r.icht gezeigten Rohren des Kessels aut ein

ofen besitzt einen Reaktionsschacht 10, der an sei- mum hera bges etzt. ... _{ht hervor}

nem oberen Ende mit einem Konzentratbrenner 12 ^_rtSÄ ot eM« M-

versehen und an seinem unteren Ende mit einem Ab- aats aer, ^eni"^u""^?rT ^y. _lirhen Arrfaeen aus einem

der am oberen Ende des Reaktionsschachtes 10 an- Baukosten _nTW,__n,_{atre am} Boden und an den

geordnet ist, wird in diesen Kupfersulfid-Feinerz 17 Ferner können ^y^^^^^Ji^.

Ben Abgas von dem Reaktionsschacht vorgewärmt, so daß der Energieverbrauch des Elektroofens herabgesetzt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Ausbringen des Steins auch durch eine starke Erhöhung der Oxydationsgeschwindigkeit zur Erzeugung von sehr kupferreichem Stein nicht beeinträchtigt, weil dieser Stein mit dem kupferarmen Stein, der nachher in dem Elektroofenraum erzeugt wird, ge mischt und dadurch verdünnt wird. Ferner ermög licht die Erhöhung der Oxydationsgeschwindigkeit ir dem Reaktionsschacht eine Behandlung von Erzen die einen hohen Gehalt an flüchtigen Verunretnigun gen wie Arsen, Antimon u. dgl. besitzen, währenc dies bei den bisher üblichen, kombinierten ufer nicht ohne weiteres möglich war.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schmelzofen für die Gewinnung von Nichteisenmetallen mit einem Reaktionsschacht, in. dem am oberen Ende mittels eines Konzentratbrenners zugeführtes Feinerz mit brennbaren BestandteUen einer Oxydationsreaktion ausgesetzt ist, und mit einem am unteren Ende des Reaktionsschachts angeordneten Absetzgefäß zur Aufnähme der in dem Reaktionsschacht gebildeten Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß das Absetzgefäß (13) sich in einem Ofenraum (15) fortsetzt, in dem Elektroden (16) angeordnet sind und der mit Arbeitstüren (23, 24) zum Einbringen von Stückerz oder körnigem Erz und Flußmitteln in den Ofenraum (15) versehen ist.