DE2521830A1

DE2521830A1 - Verfahren und vorrichtung zur thermischen raffination von stark verunreinigtem kupfer in schmelzfluessiger phase

Info

Publication number: DE2521830A1
Application number: DE19752521830
Authority: DE
Inventors: Alfred Kryczun; Gerhard Dipl Ing Melcher
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1975-05-16
Filing date: 1975-05-16
Publication date: 1976-11-25
Also published as: ZA762934B; GB1553622A; CA1080482A; PL121570B1; BE841888A; JPS51138520A; ES447754A1; DE2521830C2; US4073646A

Description

Anlage zum Patentgesuch der H 75/23

Klöckner-Humboldt-Deutz IL Gr/La

Aktiengesellschaft

vom 9. Mai 1975

Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Raffination von stark verunreinigtem Kupfer in schmelzflüssiger Phase

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Raffination von stark verunreinigtem Kupfer in schmelzflüssiger Phase.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung ergibt sich aus der weltweiten RohstoffVerknappung, welche z.B. im Metallsektor und insbesondere beim Kupfer mehr und mehr zur Rezirkulation von Altmetall führt. Auf die Kupferhütten kommt dadurch ein steigendes Angebot von stark verunreinigten komplexen Konzentraten und Sekundärprodukten wie Schrottkrätze, Aschen, Schlacken etc. zu. Durch stärkeren Anteil solcher Ausgangsstoffe - und sei es auch nur anteilig - fällt bei der Verhüttung ein Rohkupfer an, dessen Raffination zur Anodenqualität nach den bisherigen Prozeßabläufen zumindest unwirtschaftlich, in vielen Fällen aber auch problematisch ist. Denn bei der Oxidation von Blisterkupfer zu Kupferstein in Konvertern bekannter Bauarten wie Pearce Smith oder Hoboken werden infolge grösserer Affinität zum Sauerstoff

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Schwefel und Eisen bevorzugt entfernt, während z. B. Blei, Arsen, Antimon nur unvollkommen verflüchtigt "bzw. verschlackt werden.

Bei relativ niedrigen Gehalten solcher Verunreinigungen in Erzkonzentraten waren deren Beimischungsreste im Anodenkupfer wirtschaftlich und metallurgisch von untergeordneter Bedeutung.

Anders sieht es beim Verblasen von stark verunreinigtem Schwarzkupfer z.B. in Pearce-Smith-Konvertern aus. Das aus kupferhaltigem Schrott, Schlacken, Aschen und Krätzen erzeugte Schwarzkupfer enthält Eisen, Zink, Blei und Zinn bis zu Gehalten von insgesamt über 30 %. Beim Raffinationsprozeß werden diese Verunreinigungen ebenfalls durch Luftsauerstoff oxidiert. Der Prozeß kann dabei in zwei Varianten durchgefüht werden. Zum einen werden die oxidierten Begleitmetalle in einer Schlacke, die ein Hüttenzwischenprodukt darstellt, gesammelt, zum anderen können durch Zugabe von Koks die in der Schlacke enthalt tenen Metalloxide zu niedrigwertigen leichter flüchtigen Oxiden oder zu Metallen reduziert werden. Diese letztere Verfahrensvariante ist unter dem Begriff "Knudsen-Prozeß" bekannt.

Allerdings ist der Verflüchtigungsgrad bei dieser Arbeitsweise sehr unbefriedigend, und die Einstellung des für die Verflüchtigungsarbeit erforderlichen Reduktionspotentiales in der Schlacke - unter Vermeidung einer Rückreduktion der oxidierten Begleitmetalle in das Kupferbad -

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bei der zur Zeit in der Praxis durchgeführten Arbeitsweise nahezu unmöglich. Es ist daher auch beim "Knudsen-Prozeß" erforderlich, gegen Ende des Blasvorganges rein oxidierend zu arbeiten, um den Gehalt der verunreinigenden Begleitmetalle im Kupferbad soweit wie möglich zu senken. Hierbei ist es unvermeidlich, weil einige der Begleitmetalle, vornehmlich Blei und Zinn, im Oxidationsverhalten dem Kupfer sehr ähnlich sind, und die hohen Gghalte an diesen Verunreinigungen im Kupferbad nur durch einen sehr intensiven Oxidationsproζeß für die Erfordernisse einer nachfolgenden elektrooptischen Raffination heruntergeblasen werden können, daß ein Großteil des Kupfers in unerwünschter Weise zu Kupferoxydul oxidiert wird. Und dennoch sind die Gehalte an Verunreinigungen in diesem Konverterkupfer in der Regel noch so hoch, daß solches Konverterkupfer allein nicht wirtschaftlich auf Anodenqualität für die Raffinationselektrolyse raffiniert werden kann.

Es wird daher in vielen Fällen mit reinerem Blisterkupfer und Kupferschrott verschnitten und dann erst auf Anodenqualität thermisch raffiniert. Das ergibt zwar ein metallurgisch brauchbares Verfahren, ist aber höchst unwirtschaftlich. Denn auch hierfür muß der Oxidationsprozeß sehr weit getrieben werden. Dabei erfolgt der notwendige Sauerstofftransport im Wesentlichen über Konzentrationsdiffusion, und der Raffinationsprozeß benötigt deshalb einen relativ langen Zeitraum.

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Sind die Verunreinigungen in der Kupferschmelze zu hoch, wie z.B. beim Konverterkupfer oder Blisterkupfer von komplexen Konzentraten, dann wird die thermische Raffination dieses Kupfers auf Anodenqualität in herkömmlichen Anodenöfen bei der bisherigen Arbeitsweise total unwirtschaftlich, und zwar einesteils infolge der aufzuwendenden Raffinationszeit und anderenteils durch erhöhte Kupferverschlackung, da durch zu langsame Konzentrationsdiffusion der Abtransport des Sauerstoffes in der Kupferschmelze aus dem Bereich der Luftaufblas- bzw. Lufteinblaszonen zu langsam erfolgt, was zur Überoxidation des Kupfers und Bildung einer zweiten flüssigen Phase in Form von Kupferoxydul führt.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und für dieses Verfahren eine Vorrichtung zu schaffen, welche es erlauben, stark verunreinigtes Schwarzkupfer oder Kupferstein in möglichst kurzer Zeit mit wirtschaftlichen Mitteln in nur einem Aggregat in ein Kupfer mit einem Reinheitsgrad, welcher den Anforderungen für Anodenqualität entspricht, zu überführen.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das schmelzflüssige Gut in einem Behandlungsraum gleichzeitig in zwei räumlich übereinander liegenden Reaktionshorizonten mit Reaktionsgasen behandelt wird.

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Hierbei kann es von Vorteil sein, daß die Reaktionsgase in jeden der Reaktionshorizonte mit unabhängig voneinander einstellbarer Stromdichte eingeblasen werden.

Bei einer sinnvollen Ausgestaltung der Erfindung kann es für die wirtschaftliche Seite des Raffinationsverfahrens von besonderer Wichtigkeit sein, daß die Reaktionsgase in einem jeden der Reaktionshorizonte eine unterschiedliche chemische oder stöchiometrische Zusammensetzung aufweisen. Dabei wird man zweckmäßig so verfahren, daß die Zusammensetzung eines Reaktionsmediums im zeitlichen Verlauf des Raffinationsprozesses geändert wird. Dies kann beispielsweise in der Weise geschehen, daß die Zusammensetzung zumindest eines Reaktionsmediums im zeitlichen Verlauf des Raffinationsprozesses solchermaßen geändert wird, daß sich in der Grenzschicht Metall/Schlacke oder direkt oberhalb des Metallbades eine Gasatmosphäre einstellt, bei welcher die Partialdrücke P (CO₂) zu P (CO) im Verhältnisbereich von Logarithmus -0,3 bis + 4 liegen.

Weil schließlich die Schmelzbad-Analvse sich mit dem Raffinationsprozeß ständig ändert, kann es sinnvoll sein, daß zur gleichen Zeit in den tiefer gelegenen Reaktionshorizont ein oxidierendes, und in den höher gelegenen Reaktionshorizont ein reduzierendes Reaktionsmedium eingeblasen wird.

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Um dies zu erreichen kann mit Vorteil von der an sich bekannten Maßnahme Gebrauh gemacht sein, daß ein Reaktionsmedium aus einem Gas mit einem .Anteil an flüssigem oder festem Brennstoff besteht.

Es kann aber auch zusammen mit den vorhergehenden Maßnahmen oder für sich allein von Vorteil sein, wenn man so vorgeht, daß die Gasstromdichte des oberen Reaktionshorizontes zur Gasstromdichte des unteren Horizontes in einem bestimmten Verhältnis zueinander vorzugsweise 1:6 eingestellt ist.

Von Bedeutung im Sinne der Erfindung ist bei allen diesen Maßnahmen, daß von den Reaktionshorizonten zumindest einer unterhalb der Grenzschicht Metall/Schlacke und zumindest ein anderer in der Grenzschicht oder dicht oberhalb dieser Grenzschicht gelegen ist. Und schließlich hat es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als vorteilhaft herausgestellt, daß der Gasdurchsatz einer einzelnen Gaseinblasstelle vorzugsweise unterhalb von 500 Nm /h liegt.

Zur in sich geschlossenen Darstellung und Begründung des Verfahrens nach der Erfindung sei der Ablauf des neuen Reaktionsprozesses an Hand von praktischen Versuchsergebnissen wie folgt beschrieben:

Der aus einem Erzflammofen, Schwebeschmelzofen oder Elektroofen abgestochene Kupferstein wird in ein Konvertergefäß

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gegossen und darin auf eine derartige Spiegelhöhe gebracht, daß in der ersten Phase der Eisen- und Schwefeloxidation die Einblashöhe beider Reaktionshorizonte unterhalb des Badspiegels liegt. Dabei ergibt sich ein außergewöhnlich lebhafter Sauerstofftransport, sowohl durch Konzentrationsdiffusion in den zwei Blasebenen als auch durch ein hohes Maß an Badkonvektion. Im Verlauf dieser Blasphase wird infolge der zunehmenden Dichte der Sulfidschmelze bei der Konvertierung des Kupfersteins zum Feinstein der Badspiegel der Sulfidschmelze, bestehend aus Kupfer- und Sulfidschwefel, abgesenkt, und es bildet sich auf dem Sulfidbad eine B^ralitschlacke mit einem hohen Magnetitanteil. Mit der Absenkung des Blasspiegels verlagert sich der obere Blashorizont aber auch relativ zum Schmelzbad in die entstandene Schlackenschicht. Sowohl die chemische Zusammensetzung des Kupfersteins, als auch die eingeblasene Luft- oder Sauerstoffmenge erlauben es, rechnerisch den Zeitpunkt zu bestimmen, an welchem der obere Blashorizont die Trennebene Feinstein/Schlacke erreicht haben wird. Zu diesem Zeitpunkt wird dem Reaktionsgas des oberen Blashorizontes Brennstoff- z.B. Feinkohle- als Reduziermittel beigemischt. Gleichzeitig kann das Reaktionsgas des unteren Blashorizontes, z.B. durch Sauerstoffbeimischung, stärker oxidierend eingestellt werden. Die Dosierung von einerseits Brennstoff und andererseits Sauerstoff, sowie die Abstimmung der Blasstromdichte eines jeden Reaktionshorizontes ergeben

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sich nun aus Berechnung, Beobachtung, Probeanalysen und Erfahrung, sind aber infolge der erfindungsgemäßen definierten Verhältnisse einer reproduzierbaren Steuerung des Prozeßablaufes nach einem vorherbestimmten Programm zugänglich. Um beispielsweise während des Kupfersteinblasens auf Schlacke eine ausreichende Magnetitreduktion zu erreichen, dabei aber die Bildung von Kupferschlacke durch Oxidationsüberschuß zu Kupferoxydul zu verhindern, wird der in die Schlackenschicht eingeblasenen Windmenge Kohle in der Menge zugesetzt, daß in der Schlacke eine reduzierende Reaktionsatmosphäre entsteht. Diese Maßnahme ermöglicht es, das Kupferbad stark oxidierend zu behandeln, so daß auch die in ihrer Sauerstoffaffinität dem Kupfer nahestehenden Elemente oxidiert und in die Schlackenschicht überführt werden. Denn die in der Schlackenschicht je nach Art der Verunreinigungen im Kupfer eingestellte reduzierende Atmosphäre wirkt derart, daß die gebildeten Oxide der im Kupfer störenden Begleitelemente stabil sind, während das unerwünscht mitgebildete Kupferoxydul in starkem Maße wieder zu Metall reduziert wird. Mit der Erfindung gelingt es auf diese Weise erstmalig, einen hohen Raffinationsgrad bei nur geringer Kupferverschlackung im Vergleich zur herkömmlichen thermischen Kupferraffination zu erreichen. Mit diesem Verfahren kann also aus stark verunreinigtem Kupferstein eine magnetitarme Konverterschlacke sowie ein Blisterkupfer eingeblasen werden, welches unmittelbar im gleichen

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Reaktionsgefäß in einem nachgeschalteten Blasvorgang auf ein Kupfer mit Anodenqualität bei relativ hohem Kupferausbringen raffiniert werden kann.

Der gleiche Raffinationsvorgang kann sowohl mit im Konverter als auch mit in Schachtofen oder in anderen Schmelzaggregaten erzeugtem Schwarzkupfer vorgenommen werden, wobei das Schwarzkupfer flüssig oder fest in den Konverter eingesetzt werden kann. Das nach dem Raffinationsvorgang im Reaktionsgefäß enthaltene sauerstoffhaltigeKupfer kann im Reaktionsgefäß selbst, vorzugsweise aber auch in einem dafür extra vorgesehenen Polofen, der gleichzeitig eingesetzt wird als Gießofen, desoxidiert werden.

Als Beispiel soll das Verblasen eines Schwarzkupfers dienen, dessen Analyse auch für ein aus verunreinigtem Kupferstein erblasenes Blisterkupfer stehen könnte. Das aus einem Rückständeschachtofen kommende Schwarzkupfer wird flüssig in einem Pearce-Smith-Konverter z.B. mit den Abmessungen 25 m x 5 m eingesetzt und verblasen. Bei dieser Konverterarbeit wurde We »Jt darauf gelegt, das Kupfer auf Anodenqualität zu raffinieren und das im Schwarzkupfer enthaltene Zink, Zinn und Blei soweit als möglich als Mischoxid zu gewinnen. Zur Einstellung der reduzierenden Bedingungen in der Schlackenschicht wurde ein Gemisch von Luft mit Koksgranulat eingeblasen. Der Koksanteil wurde so reguliert,

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daß in der ersten Phase des Blasens in der S_chlacke eine stark reduzierende Atmosphäre vorlag. Der Logarithmus des Partialdruckverhältnisses in der Konverteratmosphare betrug während dieser Blasphase Logarithmus P (COp) zu P (CO) ca. -0,3. Dies wurde durch Entnahme und Analyse von Gasproben oberhalb des Konverterbades ermittelt. Das Ausgangsprodukt war eine komplexe Mischung aus Kühlerschrott und Schwarzkupfer mit folgender Zusammensetzung:

Schwarzkupfer	Charge =	19.600 kg
Kühlerschrott	Charge =	1.800 kg
Analysen:
Schwarzkupfer:	Kupfer	88,1 %
	Zinn	2,6 %
	Blei	1,8 %
	Zink	2,6 #
	Rest ca. 4 %	= Eisen, Nickel etc
Kühlerschrott:	Kupfer	64,9 %
	Zinn	3,3 %
	Blei	9,2 %
	Zink	22,6 %

Zu Beginn des Blasvorganges wurde hauptsächlich das in der Schlacke enthaltene, aus dem Kupferbad oxidierte Zink reduziert und verflüchtigt. Bei fortschreitender Entzinkung

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wurde die Kokszugabe zum Wind in der Schlackenschicht pro rata temporis verringert, sodaß anschließend der größte Teil des Zinn-Anteils als SnO verflüchtigt werden konnte, unter Verhinderung der Oxidation von SnO zu SnOp. Danach wurde die Blasatmosphäre durch noch weitere Koks-Verminderung annähernd neutral eingestellt. Das Partialdruckverhältnis P (CO₂) zu P (CO) in der Konverteratmosphäre betrug hierbei Logarithmus 4. In dieser Blasphase erfolgte die Oxidation von Blei zu Pb 0 unter teilweiser Verflüchtigung desselben. Durch Aufrechterhaltung der mehr oder weniger reduzierenden Atmosphäre, etwa an der Grenzschicht Kupfer - Schlacke, wurde eine Überoxidation des Kupfers begrenzt. Bei diesen Blasvorgängen waren die als optimal für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung erkannten Blasmengen je Düse mit max. 500 Nm /h zugrundegelegt.

Bei dieser Windmenge werden in den Düsen bei Drücken zwischen 0,4 bis 0,8 atü Windgeschwindigkeiten erreicht, die das Bad unter Ausschaltung von Spritzen oder Auswerfen in eine dem Kochen ähnliche Bewegung versetzen. Dabei werden unter Aufrechterhaltung der Trennung von Metallbad und Schlacke im Reaktionsgefäß während des Blasens infolge einer optimalen Konvektionsströmung hohe Reaktionsgeschwindigkeiten ermöglicht. Durch diese Konvektionsströmung wird

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nämlich erreicht, da,;· im Metallbad sehr schnell ein Konzentrationsausgleich durch Diffusion des Sauerstoffes erfolgt, und damit wird eine lokale Überoxidation des Kupfers in Düsennähe, welche zur Bildung einer nicht löslichen Kupferoxidulphase und somit zu starker Kupferverschlackung führen würde, weitgehend vermieden. Nach Beendigung der Blasphase wurden folgende Schmelzprodukte ausgetragen:

Raffiniertes Konverterkupfer = 16.678 kg Konverterschlacke = 5.SOO kg

Konverterstaub = 890 kg

(= 75 % Blei + Zinn + Zink)
Analysen:

Raffiniertes Konverterkupfer: Kupfer 98,3 %

Zinn 0,07 %

ζ..

Blei 0,1 >ü

Nickel 0,12 % Sauerstoff 1,3 %

Die Analyse des im Konverter raffinierten Kupfers beträgt nach der Desoxidation:

Kupfer 99,4 % Zinn 0,07 % Blei 0,1 %

Nickel 0,12 %

Sauerstoff 0,2 %

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Vom vorlaufenden Kupfer wurden bei dieser Konverterarbeit ca. 92 % ausgetragen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besteht bei einem bekannten Konvertertyp beispielsweise der Bauart Pearce-Smith oder Hoboken darin, daß der Reaktor mindestens zwei räumlich übereinander angeordnete Einrichtungen zum Einblasen von Reaktionsgas, vorzugsweise Blasdüsen, aufweist.

Eine zweckmäßige Ausstattung dieses Konverters mit Vorrichtungen nach der Erfindung besteht vorzugsweise darin, daß der Reaktor zwei Düsenreihen aufweist, welche räumlich übereinander angeordnet sind und bezüglich der Blas-Richtung jeder R_pihe derart in je einer Ebene angeordnet sind, daß diese Ebenen sich in einem Winkelotvon ca. 5° bis ca. 15 schneiden, wobei die Schnittlinie S etwa im Bereich der den Düsen gegenüberliegenden ¥and des Reaktorgefässes verläuft.

Und schließlich kann man die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausstatten, daß Blasdüsen in an sich bekannter Weise Einrichtungen zur Beimischung von einem gasförmigen, flüssigen oder festen Stoff, beispielsweise Brennstoff oder auch Sauerstoff zum Trägergas Luft oder Luft/Dampfgemisch besitzen.

Im folgenden wird eine Vorrichtung, mit welcher das Verfahren nach der Erfindung durchgeführt werden kann, anhand

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von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Konverter im Schnitt mit Blasdüsen.

Fig. 2 zeigt im Detail die Anordnung der Düsen

an diesem Konverter, ebenfalls im Schnitt.

Fig. 3 zeigt als Fließbild das Schema einer

Brennstoff-Zufuhr- und Dosiereinrichtung zu diesen Blasdüsen, während

Fig. 4 eine Seitenansicht des Konvertergefäßes mit zwei untereinander angeordneten Düsenreihen darstellt.

In Fig. 1 erkennt man ein Konvertergefäß 1 mit dem Mantel 1' und der Ausmauerung 2.

Der für die Konvertierungsarbeit notwendige Sauerstoff wird während der Phase der Eisenoxidation und der Oxidation des an Eisen und Kupfer gebundenen Schwefels in Form von Luftsauerstoff durch die Düsen 3 und 4 in das aus Kupferstein bestehende Bad 17 geleitet.

Die Düsen 3_f welche über eine flexible Verbindung 5 mit dem Windzuführungsrohr 6 verbunden sind, entsprechen in

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ihrer Anzahl und Anordnung am Reaktionsgefäß 1 dem bisherigen Stand der Technik.

Oberhalb der Düsen 3 sind zusätzlich weitere Düsen 4 angeordnet. Diese sind über ebenfalls flexible Verbindungen 7 mit dem Windzuführungsrohr 6 verbunden und werden dementsprechend mit der gleichen Windmenge wie die Düsen 3 beaufschlagt. Die Zahl der Düsen 3 und 4 ist derartig bemessen, daß der freie Düsenquerschnitt der Düsen 4 und 3 in einem bestimmten Verhältnis, vornehmlich in dem Verhältnis 1 : 6, stehen. Geometrisch sind die Düsen 4 am Reaktionsgefäß 1 so angeordnet, daß in der ersten Phase der Eisen- und Schwefeloxidation die Düsen 4 ebenfalls in das Kupfersteinbad 17 blasen.

Im Verlauf dieser Blasphase wird infolge zunehmender Dichte der Sulfidschmelze bei der Konvertierung des Kupfersteins zum Feinstein der Badspiegel der Sulfidschmelze 17 gesenkt, und es bildet sich darauf eine Fayalitschlacke 18 mit einem hohen Magnetitanteil. Die chemische Zusammensetzung des

r Kupfersteins 17, sowie die Menge der duch die Düsen 3 und 4 eingeblasenen Luft.erlauben es, rechnerisch den Zeitpunkt festzustellen, an dem die Düsen 4 aufgrund ihrer geometrischen Anordnung in die gebildete Schlackenschicht 18 blasen werden.

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Kurz vor diesem Zeitpunkt, wird der Blasluft der Düsen 4 Feinkohle zugemischt. Diese Zumischung von Kohle bewirkt, daß einerseits bei Eintritt des Luftkohlegemisches in die Schlacke 18 ein exothermer Verbrennungsvorgang abläuft, wodurch eine Abkühlung der Schlacke 18 im Bereich der Düsen 4 vermieden wird, und daß andererseits in der Schlackenschicht reduzierende Bedingungen geschaffen werden, welche zur Reduzierung der Metalloxyde führen. Die Zuteilung der Feinkohle zu den Düsen 4 erfolgt über die in Fig. 3 aufgezeigte Einrichtung. Aus einem im Bereich der Konverterbühne angeordneten Bunker 8 wird Kohle mittels eines Kettenförderers 9 abgezogen. Entsprechend einer Anzahl in Fig. nicht gezeigter Düsen ist unterhalb des Kettenförderers 9 eine Anzahl von Zuteilbunkern 10 angeordnet, wobei am letzten Bunker 10 ein Endschalter 11 installiert ist, der nach Füllung dieses Bunkers 10 den Kettenförderer 9 abstellt. Weiterhin ist jeder dieser Bunker 10 mit einer Preßschnecke 12 bekannter Bauart als Dosiergerät versehen. Diese Preßschnecke 12 ermöglicht es, unter gleichzeitiger Abdichtung gegenüber dem Düsendruck, die Kohle in dosierter Menge den Düsen 4 zuzuteilen. Die Einrichtungen 8,9,10, 11 und 12 sind ortsfest angeordnet und gemäß Fig. 2 mit dem Reaktionsgefäß 1 nur mittels der flexiblen Schläuche 13, (Fig. 1 und 3), sowie herkömmlicher Schnellverschlüsse 14 mit dem Düsenkopf 21 sowie dem Düsenstock 22 verbunden.

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Unterhalb des Schnellverschlusses 14 ist ein Ventil 15 angeordnet, durch welches die Verbindung zwischen dem flexiblen Schlauch 13 und der Kohlezuteilung 10,12 getrennt werden kann, wenn ein Drehen des Konverters 1 dies erfordert. Weiterhin ist in die Windzuführung 7 zum Düsenkopf 21 der Düse 4 ein Ventil 16 eingebaut, womit gegebenenfalls ein Druckunterschied zwischen den Düsen 3 und 4, z.B. bei sich ändernder Dichte der schmelzflüssigen Phase Kupferstein/Schlacke, oder auch eine beliebige Beaufschlagung der Düsen 3,4, eingestellt werden kann.

In Fig. 4 ist der gleiche Konverter 1 mit der Ausmauerung 2 in Seitenansicht dargestellt. Dabei erkennt man deutlich die Anordnung der Düsen 3 in einer unteren Reihe, sowie der Düsen 4 in einer oberen Reihe. Ferner ist das Windzuführungsrohr 6 zu erkennen, von welchem flexible Schläuche 5 zu der Reihe der unteren Düsen 3 und flexible Schläuche 7 zu der Reihe der oberen Düsen 4 führen. Von der in Fig. 4 nicht sichtbaren Kohlezufuhreinrichtung sind ebenfalls flexible Schläuche 13, abgebrochen gezeichnet, zu den Düsen 4 verlegt und über Schnellverschlüsse 14 sowie Abschlußorgane 15 mit denselben verbunden.

Ferner erkennt man zwischen den flexiblen Schläuchen 7 und den Düsen 4 Einstellventile 16. Diese erlauben es, den Druck und damit die Gasstromdichte einer Düse 4 gegenüber einer Düse 3 zu ändern. Aus Fig. 4 ist vor allem aber

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auch die Anzahl der Düsen 3 und 4 erkennbar. Die untere Reihe ist im gezeigten Beispiel mit 6 mal soviel Düsen 3 bestückt wie die obere Reihe Düsen 4 aufweist. Selbstverständlich ist diese Anordnung der Erfindung nur beispielhaft und kann innerhalb der Grenzen der erklärten Vorrichtungsansprüche beliebig variiert werden.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

\1 J Verfahren zur thermischen Raffination von stark verunreinigtem Kupfer in schmelzflüssiger Phase, wobei der schmelzflüssige Rohkupfervorlauf zuerst von Kupferstein auf Blisterkupfer bzw. von Schwarzkupfer auf Konverterkupfer geblasen und anschließend diese.s Zwischenprodukt thermisch auf Anodenqualität raffiniert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Gut in einem Behandlungsraum gleichzeitig in zwei räumlich übereinander liegenden Reaktionshorizonten mit Reaktionsgasen behandelt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsgase in jeden der Reaktionshorizonte mit unabhängig voneinander einstellbarer Stromdichte eingeblasen werden.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsgase in einem jeden der Reaktionshorizonte eine unterschiedliche chemische oder stöchiometrische Zusammensetzung aufweisen.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,.daß die Zusammensetzung eines Reaktionsmediums im zeitlichen Verlauf des Raffinationsprozesses geändert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung zumindest eines Reaktionsmediums im zeitlichen Verlauf des Raffinationsprozesses solchermaßen geändert wird, daß sich in der Grenzschicht Metall/Schlacke oder direkt oberhalb des Metallbades eine Gasatmosphäre einstellt, bei welcher die Partialdrücke P(CO₂) zu P(CO) im Verhältnisbereich von Logarithmus -0,3 bis + 4 liegen.
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichen Zeit in den tiefer gelegenen Reaktionshorizont ein oxidierendes, und in den höher gelegenen Reaktionshorizont ein reduzierendes Reaktionsmedium eingeblasen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktionsmedium aus einem Gas mit einem Anteil an flüssigem oder festem Brennstoff besteht.

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8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasstromdichte des oberen Reaktionshorizontes zur Gasstromdichte des unteren Reaktionshorizontes in einem bestimmten Verhältnis zueinander, vorzugsweise 1 : 6 eingestellt ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß von den Reaktionshorizonten zumindest einer unterhalb der Grenzschicht Metall/Schlacke und der andere zumindest in der Grenzschicht oder dicht oberhalb dieser Grenzschicht gelegen ist.
10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdurchsatz einer einzelnen Gaseinblasstelle vorzugsweise unterhalb von 500 Nm^/h liegt.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor 1 mindestens zwei räumlich übereinander angeordnete Einrichtungen zum Einblasen von Reaktionsgas, vorzugsweise Blasdüsen (3,4), aufweist.
12. Vorrichtung nach dem Patentanspruch 1f, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor zwei Düsenreihen aufweist, welche räumlich übereinander angeordnet sind und bezüglich

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der Blas-Richtung jeder Reihe derart in je einer Ebene angeordnet sind, daß diese Ebenen sich in einem Winkel c< von ca. 5° bis ca. 15° schneiden, wobei die Schnittlinie S etwa im Bereich der den Düsen gegenüberliegenden Wand des Reaktorgefässes 1 verläuft.
13. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß Blasdüsen 4 in an sich bekannter Weise Einrichtungen^, 10,12,13), zur Beimischung von einem gasförmigen, flüssigen oder festen Stoff, beispielsweise Brennstoff, zum Trägergas, beispielsweise Luft oder Luft/Dampfgemisch, besitzen.

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