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DE2654440A1 - Verfahren und ofen zum schmelzen von sulfidischen rohmaterialien - Google Patents

Verfahren und ofen zum schmelzen von sulfidischen rohmaterialien

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Publication number
DE2654440A1
DE2654440A1 DE19762654440 DE2654440A DE2654440A1 DE 2654440 A1 DE2654440 A1 DE 2654440A1 DE 19762654440 DE19762654440 DE 19762654440 DE 2654440 A DE2654440 A DE 2654440A DE 2654440 A1 DE2654440 A1 DE 2654440A1
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DE
Germany
Prior art keywords
furnace
slag
melting
tapping channel
phase
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19762654440
Other languages
English (en)
Inventor
Birger Leif Ydstie
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elkem ASA
Original Assignee
Elkem Spigerverket AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elkem Spigerverket AS filed Critical Elkem Spigerverket AS
Publication of DE2654440A1 publication Critical patent/DE2654440A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals
    • C22B5/02Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B4/00Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys
    • C22B4/08Apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories or equipment, e.g. dust-collectors, specially adapted for hearth-type furnaces
    • F27B3/18Arrangements of devices for charging
    • F27B3/183Charging of arc furnaces vertically through the roof, e.g. in three points

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

PATENTANWALT Dft.-ING. LOTTERHOS FRANKFURT (MAIN)
LICHTENSTEINSTRASSE 3
FERNSPRECHER: (0611) 555061
TELEGRAMME: LOMOSAPATENT
LANDESZENTRALBANK 50007149
POSTSCHECK-KONTO FFM. 1667-609
U/K FRANKFURT (MAIN)1 2^.ΛΛ.76
Elkem-Spigerverket A/S
Middelthunsgate 27, Oslo 3, Norwegen
Verfahren und Ofen zum Schmelzen von sulfidischen Rohmaterialien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen von sulfidischen Rohmaterialien, insbesondere Mineralien, vorzugsweise getrockneten, partial gerösteten oder pelletisieren Kupfeirund Nickelkonzentraten, in einem runden elektrischen Schmelzofen mit eingetauchten Elektroden.
Zweck der Erfindung ist, auf den Schlackenreinigungseffekt des Ofens dadurch einzuwirken, daß der Ofen derart konstruiert und betrieben wird, daß die Schlackenphase und Sulfidphase in den peripheren Zonen des Ofens getrennt werden. Auf Grund dieser Trennung kann die Schlackenreinigung durch Zugabe eines Reduktionsmittels erfolgen. Bei bekannten Schmelzofenkonstruktionen, deren Schlackenreinigungseffekt nicht befriedigend ist, wird die Schlackenreinigung in einem eigenen Ofen ausgeführt, nachdem die flüssige Schlacke vom primären Schmelzofen abgestochen ist.
Der Prozeß im Schmelzofen bei Sulfidschmelzen oder Rohschmelzen (Matte) besteht in groben Zügen darin, daß der Gehalt der Konzentrate an Fe, das im großen ganzen in einer zweiten Verfahrens-
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stufe (der Konverterstufe - und gegebenenfalls auch in der Röststufe, wo partiales Hosten erfolgt) zu I'eO oxydiert wird, durch
Zugabe von Quarz zu einer Fayalit-Schlacke (2FeO.SiOp) verschlackt. Wertvolle Elemente, wie Cu, Ei, Edelmetalle etc.,
bleiben indessen als Sulfide in der flüssigen Sulfidphase, die
auch erhebliche Mengen Eisen enthält. Die sich dadurch bildenden zwei Schmelzphasen, die Oxydphase und die Sulfidphase, trennen
sich, so daß sich die Sulfidphase, weil spezifisch schwerer, ; auf dem Boden unter der Oxydphase sammelt und vom Boden des
Ofens abgestochen werden kann, während die Oxydphase, die ! Schlacke, weiter oben im Ofen abgestochen wird. Im Prinzip geschieht die Beschickung des Ofens kontinuierlich mit einer Mischung von Konzentraten und Quarz sowie Oxydschlacke von der
nachfolgenden Konverterstufe, die zum Schmelzofen zurückläuft,
um dort von ihrem Gehalt an wertvollen Metallen gereinigt zu
werden. Dieses Verfahren, das unter der Bezeichnung "Matte- ; Schmelzen" (Rohschmelzen) wohlbekannt ist, erstrebt eine mög-' liehst weitgehend angereicherte Sulfidphase oder Matte mit möglichst wenig Verlust an wertvollen Elementen in der Schlacken- ;
phase. ;
Die Sulfidphase und die Schlackenphase haben eine gewisse ge- j . ringe Lösbarkeit ineinander. Diese Lösbarkeit ist u.a. von der
Temperatur und von dem Sauerstoffpotential der Schlacke abhän- \
' gig, aber auch in hohem Maße abhängig von und steigend mit den ■
Konzentrationen der Sulfide in der Sulfidphase. Ein niedriger :
Mattegrad, d.h. eine Rohschmelze mit hohem Gehalt an Eisen- '
: sulfid, ergibt daher geringere Verluste an wertvollen Metallen '
an die Schlackenphase. Ein hoher Mattegrad ist jedoch aus Rück- |
sieht auf die nachfolgende Konvertierungsstufe erwünscht, und j
ι man sucht,in der Praxis ein optimales Verhältnis zwischen Matte—: j
' grad und Schlackenverlust zu finden.
Wenn die Schlackenphase von der Sulfidphase getrennt ist, kann
: sie von ihrem Gehalt an gelösten Sulfiden nach bekannten Methoden gereinigt werden. Alle diese Verfahren bezwecken ein Senken
des Sauerstoffpotentials in der Schlacke durch Zusatz eines ge-
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eigneten Reduktionsmittels, z.B. Pyrit oder Kohle. Wie erwähnt, kann dies in einem "besonderen Schlackenreinigungsofen ge- : schehen. :
Es wurde nun gefunden, daß der Schiackenreinigungsgrad im Ofen ; selbst im Verhältnis zu früher durch Ausnutzung der in einem : runden elektrischen Schmelzofen entstehenden natürlichen Bad- : bewegungen gesteigert werden kann. Die Badbewegungen werden durch einen Ofen mit einem stark konvexen Boden intensiviert, dessen Krümmungsradius kleiner als/ oder dem Ofendurchmesser gleich ist. dor Ofendurch'nesser i
Der Ofen wird so betrieben, daß die Sulfidphase nicht mehr als . etwa die Hälfte des konvexen Ofenbodens bedeckt. .
Das Verfahren der Erfindung zum Schmelzen von sulfidischen Roh- ! materialien in einem Schmelzofen ist im wesentlichen dadurch ge-i kennzeichnet, daß das Schmelzen in einem mit Elektroden betrie- · benen runden Schmelzofen erfolgt, dessen Boden konvex ist, das \
da^i i
Schmelzen so betrieben wird ,/die geschmolzene Sulfidphase nicht j mehr als etwa die Hälfte des konvexen Bodens bedeckt und die j oberhalb der Sulfidphase gelagerte Schlackenphase und diese an j
einander gegenüberliegenden Seiten des Ofens abgezogen werden.
Nach einer Ausführungsform wird ein Ofen angewendet, bei dem der Krümmungsradius des Bodens kleiner oder gleich dem Durchmesser der Of enwanne i st.
Vorteilhaft ist es, das sulfidische Rohmaterial dem mittleren Teil des Ofens zuzuführen, was zweckmäßigerweise so geschieht, I daß die Zufuhr nicht in der Nähe der Abflußrinne für die Schlack^ erfolgt. Auch sollte zuzusetzendes Reduktionsmittel dem periphe- · ren Teil des Ofens zugeführt werden, vorzugsweise jedoch nicht j in der Nähe der Abflußrinne für die Schlacke. j
Vorteilhaft ist ferner, die Retourschlacke von einer eventuell ; nachfolgenden Konverterstufe dem Ofen durch ein Rohr zuzuführen, das auf der entgegengesetzten Seite des Schlackenabstichlochs liegt;.
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Der Ofen der Erfindung, nämlich ein 3-Haasen-Ofen, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß dessen Boden konvex ist. Vorzugsweise soll der Krümmungsradius des Bodens kleiner oder gleich dem Durchmesser der Ofenwanne sein.
Nach einer Ausführungsform des Ofens sind die Abstichrinne 5 für die sich in der Wanne unten sammelnde Rohschmelze und die Abstichrinne 7 für die sich oberhalb der Rohschinelze ansammelnde Schlacke an einander gegenüberliegenden Stellen des Ofenumfangs angeordnet. Auch sollte die Abstichrinne 7 möglichst weit von den Elektroden angeordnet sein, und es sollten die Chargenrohre nicht im Raum zwischen den Elektroden und der Abstichrinne 7 für die Schlacke angeordnet sein.
Nach einer werteren Ausfuhrungsform ist vorgesehen, daß die Beschickungsrohre 13, 14 für die Zugabe von Reduktionsmitteln auf derjenigen Seite der Of enhälffc. .e angeordnet sind, an der die Abstichrinne 5 für die Rohschmelze liegt.
Ferner ist vorgesehen, daß für die Zugabe von Konverterschlacke ein Einlaß 15 in möglichst weitem Abstand zur Abstichrinne 7 für die Schlacke angeordnet ist.
Die Erfindung wird schematisch an Hand der Zeichnung mit den ! Fig. 1 und 2 erläutert, in der Fig. 1 einen Schnitt durch einen Schmelzofen gemäß der Erfindung zeigt, während Fig.2 denselben Ofen von oben gesehen darstellt. In den Figuren bezeichnet 1 den Schmelzofen selbst mit der Ausmauerung 2 und dem Gewölbe 2a* Der Ofenboden ist, wie aus Fig.1 hervorgeht, stark konvex. '■ 3 sind die Elektroden. Die Rohschmelze (Matte) 4 sammelt sich ; im Boden des Ofens und wird über der Abstichrinne 5 abgestochen, während die Schlacke 6, die auf der Rohschmelze fließt, über die höher gelegene Rinne 7 abgestochen wird. 8 ist eine Zuspei sevor richtung, die die Charge auf die Rohre 95 91» 10, 10', 11, 11', 12 und 12' verteilt.
Auf Grund dessen, daß die Schmelzenergie durch die eingetauchten Elektroden in der mittleren Zone des Ofens der Schlackenphase^
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Gasentwickl
zugeführt wird, und teils auch auf Grund stärkerer Gasentwicklung in den energieintensiven Bereichen um die Elektroden herum
entstehen vertikale, emporsteigende Badbewegungen in der Nähe ; der Elektroden, In diesen Zonen geht das Niederschmelzen der ; Charge mit größerer Geschwindigkeit als in den peripheren Zonen j vor sich. Es ergeben sich dadurch ein Schlackenstrom auswärts j an der Oberfläche gegen die Peripherie des Ofens und ein Rück- ■ strom gegen den Mittelpunkt des Ofens, und zwar entlang der Gren-j ze zwischen Schlacke und Rohschmelze. Gleichzeitig strömt die '< Schlacke gegen das Schlackenabstichloch, das möglichst weit von \ den Elektroden entfernt in der Seitenausmauerung des Ofens lie- j
gen sollte. Als Resultat erhält man Schlackenströme, die gegen ! das Schlackenabstichloch am der Peripherie des Ofens tendieren. : Dies ist in Fig. 1 und 2 gezeigt, wo die Strömungen mit Pfeilen |
angedeutet sind. '<
Da die Schlackenphase von der Sulfidphase in den peripheren Zonen des Ofens getrennt ist, kann man hier auf das Sauerstoffpotentialj ;der Schlacke durch Zugabe von Reduktionsmitteln, z.B. PeSp und/ i oder C, auf die Schlacke einwirken. In Fig.2 sind die peripheren j Beschickungsrohre 13 und 14 für eine derartige Zugabe von Reduk- i tionsmitteln gezeigt. Die ärmere, sich von der Schlackenphase in
den peripheren Zonen absondernde Rohschmelze (Matte) wird dem
Boden entlang fließen und sich mit der reicheren Rohschmelze im \ !Mittelbereich des Ofens mischen. Die dadurch entstehende "Ver- J
idünnung ist unwesentlich, da es sich um kleine Zugaben handelt.
'Die Konverterschlacke , die viel reicher an wertvollen Metall-Isulfiden als die Ofenschlacke ist, wird dem Ofen durch den Einilaß 15 zugeführt, die im Verhältnis zum Schlackenabstichloch 7 a
;der entgegengesetzten Seite liegt. Die Konverterschlacke wird
!sich folglich der Peripherie entlang mit der Ofenschlacke mischen, und dadurch auf ihren Weg gegen das Schlackenabstichloch gereinigt werden.
Das Gas wird durch die Gasrohre 16 vom Ofen fortgeleitet.
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Leerseite

Claims (12)

P at ent ansp rü ch e'.
1. Verfahren zum Schmelzen von sulfidischen Rohmaterialien ; in einem Schmelzofen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzen in einem mit Elektroden, betriebenen runden Schmelzofen erfolgt, dessen Boden konvex ist, -
daß
das Schmelzen so betrieben wird, die geschmolzene Sulfidphase ι nicht mehr als etwa die Hälfte des konvexen Bodens bedeckt und ',_ die oberhalb der Sulfidphase gelagerte Schlackenphase und diese an einander gegenüberliegenden Seiten des Ofens abgezogen werden.:
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ofen angewendet wird, bei dem der Krümmungsradius des Bodens kleitner/oder gleich dem Durchmesser der Ofenwanne ist. ; als der
3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das; sulfidische Rohmaterial dem mittleren Teil des Ofens zugeführt
wird. '
4. Verfahren nach Anspruch 35 dadurch gekennzeichnet, daß dasj
sulfidische Rohmaterial zwar dem mittleren Teil des Ofens, jedoch nicht in der Nähe der Abflußrinne für die Schlacke zugeführt wird.
5· Verfahren nach Anspruch Ϊ, dadurch gekennzeichnet,daß ein Reduktionsmittel dem peripheren Teil des Ofens zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel zwar dem peripheren Teil des Ofens, jedoch nicht! in der Nähe der Abflußrinne für die Schlacke zugeführt wird. |
7· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Retourschlacke von einer eventuell nachfolgenden Konverterstufe !
dem Ofen durch ein Rohr (15) zugeführt wird, das auf der ent- I
gegengesetzten Seite des Schlackenabstichlochs (7) liegt. '■
7 09824/033 7
8. Dreiphssenofen zum Schmelzen von sulfidischen Rohmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Boden konvex ist.
9· Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius des Bodens kleiner,oder gleich dem Durchmesser der Ofenwanne ist. eis der
10. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstichrinne (5) für die sich in der Wanne unten ansammelnde Sohschmelze und die Abstichrinne (7) für die sich oberhalb der Rohschiiielze ansammelnde Schlacke an einander gegenüberliegenden Stellen des Ofenumfangs angeordnet sind.
11. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstichrinne (7) möglichst weit von den Elektroden angeordnet ist.
12. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Chargenrohre (9, 10, 11, 12, 9', 10', 11' 12') nicht im Raum zwischen den Elektroden und der Abstichrinne (7) für die Schlacke angeordnet sind.
15· Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Beschickungsrohre (13, 14-) für die Zugabe von Reduktionsmitteln ■
auf der seitlichen Ofenhälfte, an der die Abstichrinne (5) für j
die Rohschmelze angeordnet ist, vorgesehen sind. ;
für ' 14. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß/die Zugabe von Konverterschlacke ein Einlaß (15) in möglichst weitem; Abstand zu der Abstichrinne (7) für die Schlacke vorgesehen ist.ι
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DE19762654440 1975-12-04 1976-12-01 Verfahren und ofen zum schmelzen von sulfidischen rohmaterialien Withdrawn DE2654440A1 (de)

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