DE69520523T2

DE69520523T2 - Anlage zum Schmelzen von Kupfer

Info

Publication number: DE69520523T2
Application number: DE69520523T
Authority: DE
Inventors: Osamu Iida; Nobuo Kikumoto
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 2001-08-23
Anticipated expiration: 2015-06-02
Also published as: RU95108551A; EP0685563A1; CN1124298A; FI111855B; CA2149800A1; KR100228006B1; US5511767A; ZA954021B; JPH07331351A; EP0685563B1; JP3237040B2; FI952351A0; CA2149800C; AU698336B2; RU2144092C1; AU2018795A; KR960001150A; ES2157272T3; CN1050384C; PT685563E

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Schmelzen von Kupfersulfidkonzentraten zur Herstellung von Blasenkupfer.

Stand der Technik

Kupferschmelzanlagen können weitestgehend unterteilt werden in einen kontinuierlichen Schmelzprozess, z. B. einem Mitsubishi-Prozess, und einen diskontinuierlichen Prozess, der diskontinuierliche Schmelzöfen und Zementieröfen verwendet.
Das herkömmliche diskontinuierliche Bearbeiten wird mit Bezug auf die Fig. 3, die eine Anlagenkonfiguration zeigt, und mit Bezug auf die Fig. 4 erklärt, die ein Prozessflussdiagramm zeigt.
Wie in Fig. 3 gezeigt, umfasst die diskontinuierliche Bearbeitungsanlage: einen Schwebeschmelzofen 40 für die Herstellung von Rohstein (enthält ein Gemisch aus vorwiegend Kupfersulfiden und Eisensulfiden) und von Schlacke (enthält Gangmineralien, Flussmittel und Eisenoxide) durch Schmelzen und Oxidieren von fein unterteilten und getrockneten Kupferkonzentraten zusammen mit Sauerstoff angereicherter Luft oder einem Heißluftstrom; Rohsteintransportmittel 41 mit einem Abschöpfgerät 50 und einem Kran 51 zum Transportieren des geschmolzenen Rohsteins, der in dem Schmelzofen 40 hergestellt wurde, zu einem Zementierofen 42 (wird später beschrieben); einen diskontinuierlich betriebenen Zementierofen 42, z. B. einem Peirce Schmith Zementierofen, zum Herstellen von Blasenkupfer durch weiteres Oxidieren des geschmolzenen Rohsteins, der von dem Rohsteintransportmittel 41 hierher gebracht wurde; ein Abschöpfgerät 57 und einen Kran 59 zum Transportieren des Blasenkupfers, das in dem Zementierofen 42 hergestellt wurde, zu einem Raffinierofen 44 (wird später beschrieben); und eine Mehrzahl von Raffinieröfen 44 zum Herstellen von raffiniertem Kupfer (Anodenkupfer) mit höherer Kupfergüte. In Fig. 3 ist nur einer der Raffinieröfen gezeigt.
Der Schmelzofen 40 weist einen Ofenkörper 40a auf, und an dem oberen Abschnitt des Ofenkörpers 40a sind eine Ladedüse 45a zum Einlassen der Kupferkonzentrate und eine Einlassöffnung 45b zum Einlassen der mit Sauerstoff angereicherter Luft, der Flussmittel, Trennstoffe und anderen Rohmaterialien in den Schmelzofen 40. Die Bezugszeichen 46 bzw. 47 beziehen sich auf ein Schlackeabstichloch und ein Rohsteinabstichloch, und das Rohsteinabstichloch 47 ist mit einem Rohsteinauslassrohr 48 versehen, das ein Ventil 48a aufweist.
Das Rohsteintransportmittel 41 weist zwei Tragesäulen 49 auf (nur eine Säule ist in Fig. 3 gezeigt) und einen Kranträgerabschnitt (Antriebsabschnitt) 41a, und der Kranträgerabschnitt 41a ist mit einem Kran 51 versehen, von dem ein Abschöpfgerät 57 herunterhängt. Der Kran wird von dem Kranträgerabschnitt 41a entlang dem Kranträgerabschnitt 41a zwischen dem Schwebeschmelzofen 40 und den Zementieröfen 42 transportiert. Der Kranträgerabschnitt 41a ist ebenfalls mit einem zusätzlichen Kran 59 versehen, von dem ein Abschöpfgerät 57 herunterhängen kann.
Der Zementierofen 42 ist ein diskontinuierlich betriebener Ofen und der Ofenkörper ist mit einer Einlassöffnung 53 versehen, welche geöffnet oder geschlossen werden kann mittels eines Deckelgliedes 53a. Das Bezugszeichen 54 bezieht sich auf eine Kipp-/Rotiervorrichtung.
Der Kran 59 bewegt sich zwischen dem Zementierofen 42 und dem Raffinierofen 44 entlang dem Kranträgerabschnitt 41a.
Der Raffinierofen 44 ist mit einer Einlassöffnung (nicht gezeigt) an der Oberseite und einer Auslassöffnung 63 versehen, und die Einlassöffnung wird mittels eines Deckelgliedes 60 geöffnet oder geschlossen. Die Bezugszeichen 61, 62 bzw. 64 beziehen sich auf eine Gasauslassöffnung, Kraftstoffverbrenner und Kipp-/Rotiervorrichtung.
Das Schmelzverfahren, das diese diskontinuierliche Art von Anlage verwendet, wird nun beschrieben.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, werden Kupfersulfiderze zuerst in einer Vorbereitungsanlage 66 bearbeitet zum Ausführen von Vorgängen wie z. B. Trocknen, Sintern und Pelletisieren. Die vorbereiteten Kupferkonzentrate werden in den Schmelzofen 40 durch die Ladedüse 45a zusammen mit Kraftstoff und Flussmittel durch die Einlassöffnung 45b in den Schmelzofen 40 eingeführt. Die Konzentrate werden in dem Schmelzofen 40 geschmolzen, und die Schmelze wird durch den Dichteunterschied in eine obere Schlackeschicht und eine Bodenrohsteinschicht getrennt. In dem Verfahren wird Eisen in den Konzentraten oxidiert und mit SiOa kombiniert, das als ein Flussmittel hinzugefügt wurde und in der Schlacke enthalten ist, und Kupfer ist in dem Rohstein als ein geschmolzenes Sulfid konzentriert. Der Rohstein, der Kupfer als vorwiegenden Bestandteil enthält, wird durch das Rohsteinauslassrohr 48 des Schmelzofens 40 in das Abschöpfgerät 50 abgeführt. Der Rohsteinabstichschritt von dem Schmelzofen 40 in dem Schmelzprozess wird im Allgemeinen als ein diskontinuierlicher Prozess durchgeführt.
Das Abschöpfgerät 50 wird durch den Kran 51 oberhalb des Zementierofens 42 bewegt, und der geschmolzene Rohstein in dem Abschöpfgerät 50 wird in den Zementierofen 42 durch die Einlassöffnung 53 gefüllt. Der Zementierofen 42 wird ebenfalls mit Flussmittel durch die Einlassöffnung gefüllt, und mit Sauerstoff angereicherte Luft wird durch Windformen (nicht gezeigt) geblasen, und die Kupfersulfide in dem Rohstein werden oxidiert, um Blasenkupfer herzustellen. Das Blasenkupfer, das in dem Zementierofen 42 hergestellt wurde, wird durch die Einlassöffnung 53 abgeführt und zu dem Abschöpfgerät 57 weitergeleitet, von dem Kran 59 transportiert und in den Raffinierofen 44 durch die Einlassöffnung 60 gefüllt, die an dem oberen Abschnitt des Raffinierofens 44 angeordnet ist. In dem Raffinierofen 44 wird das Blasenkupfer des Weiteren zu einem Kupfer mit höherer Güte raffiniert, das so zu einem raffinierten bzw. veredelten Kupfer führt.
Die raffinierte Kupferschmelze wird durch das Auslassloch 63 abgeführt, in Kupferanoden formgegossen, die zu einem elektrolytischen Raffiniertank 67 weitergeleitet werden, um elektrolytisches Kupfer herzustellen. Nachfolgend wird das Kupfer z. B. in einem Flammofen geschmolzen und in Bolzenkuchen (siehe Fig. 4) formgegossen.
Bei dem Prozess, der in dem Schmelzofen 40 und dem Zementierofen 42 ausgeführt wird, werden Verbrennungsgase 70 erzeugt, die einen hohen Prozentsatz an Schwefeldioxidgas enthalten, welches mit Wasser in einer Schwefelanlage 69 behandelt wird, um Schwefelsäure 71 herzustellen. Da der Zementierofen 42 diskontinuierlich betrieben wird, schwankt das Verbrennungsgasvolumen und die Konzentration des Schwefeldioxidgases in dem Verbrennungsgas zeitlich wie eine Rechteckwelle, d. h. hoch während der Betriebszeit und extrem niedrig während Abstich- und Ablassperioden. Es ist daher notwendig, dass die Verfahrenskapazität der Schwefelsäureanlage 69 so aufgebaut ist, dass sie ein maximales Volumen an Verbrennungsgas und die Konzentration des Schwefeldioxidgases in dem Verbrennungsgas bearbeiten kann.
In der herkömmlichen, diskontinuierlichen Prozessanlage, die oben beschrieben wurde, gibt es ein Problem, dass die Kapitalkosten für die Säureanlage ansteigen, da die Verfahrenskapazität der Säureanlagen derart gestaltet ist, dass sie die Periode mit maximaler Produktion an Verbrennungsgas und der Konzentration von Schwefeldioxid in dem Verbrennungsgas bewerkstelligen kann.
Des Weiteren wird eine Anzahl von Zementieröfen bereitgestellt, um die Produktionsfähigkeit an Blasenkupfer zu erhöhen, und es müssen sowohl Umgebungsanlagen, wie z. B. Kräne, verstärkt als auch der beaufsichtigte Bereich für die zusätzliche Anlage bereitgestellt werden. Das Gesamtergebnis ist eine bedeutsame Zunahme der Kapitalkosten für das Kupferschmelzen.
Die gegenwärtigen Erfinder entdeckten, dass das obige Problem gelöst werden kann, indem der Zementierofen, der ein Bad bearbeitet, ersetzt wird durch einen kontinuierlichen Zementierofen zum Bearbeiten von Kupferrohstein zu Blasenkupfer, da der kontinuierliche Zementierofen relativ wenig Verbrennungsgas verglichen mit dem diskontinuierlichen Zementierofen produziert, und das Volumen an erzeugtem Verbrennungsgas und die Konzentration von Schwefeldioxid in dem Verbrennungsgas gleichmäßig auf die Betriebsperioden verteilt ist.
Um jedoch einen kontinuierlichen Zementierofen verwenden zu können, muss der geschmolzene Rohstein kontinuierlich in den kontinuierlichen Zementierofen eingelassen werden. Um dies zu bewerkstelligen, muss ein Höhenunterschied zwischen dem Boden des Schmelzofens und dem kontinuierlichen Zementierofen bereitgestellt werden. Zum Beispiel ist der Höhenunterschied, wie in Fig. 5 gezeigt, durch direktes Verbinden des Bodens des Schmelzofens 40 mit dem kontinuierlichen Zementierofen 42a und dem Raffinierofen 44 mittels Abstichrinnen 72, 73 bereitgestellt, so muss der Boden GL ausgehoben werden, um den kontinuierlichen Zementierofen 42a und den Raffinierofen 44 unterzubringen. Dieser Vorschlag erfordert letztendlich große Ausgaben für die Modifikation der Anlage.
Ein weiteres Problem, das mit dem obigen Abstichrinnenverbindungsvorschlag verbunden ist, ist dasjenige, dass wegen der diskontinuierlichen Entnahme des geschmolzenen Rohsteins der Fluss an geschmolzenem Rohstein diskontinuierlich sein wird, was zu einem Austrocknen der Abstichrinne und hoher Instandhaltungskosten führt.
Ein interessanter Stand der Technik ist derjenige, der in EP-A-0 487 032 offenbart ist.
In diesem Stand der Technik ist ein Rohsteinschmelzofen offenbart, von dem Rohstein und Schlacke über eine erste Abstichrinne zu einem Zementierofen fließt, wo die Schlacke von dem Rohstein getrennt wird und die Schlacke abgestochen wird. Der Rohstein fließt anschließend über eine zweite Abstichrinne zu einem Zementierofen, wo der Rohstein, welcher von der Schlacke getrennt worden ist, oxidiert wird, um Blasenkupfer herzustellen. Schließlich wird das Blasenkupfer über weitere Abstichrinnen in zwei oder mehrere Raffinieröfen weitergeleitet, um Kupfer mit hoher Qualität zu produzieren. Auf diese Weise offenbart dieser Stand der Technik eine kontinuierliche Kupferschmelz- und Raffiniervorrichtung.
Wie aus der Beschreibung der Erfindung klar hervorgehen wird, die anschließend folgt, beinhaltet die vorliegende Erfindung die Gegenwart eines diskontinuierlich betriebenen Kupferschmelzofens, der in Verbindung mit einem kontinuierlich betriebenen Zementierofen betrieben wird. Ein solches Konzept ist nicht in der EP-A-0 487 032 offenbart, in der ein Gemisch aus Rohstein und Schlacke aus dem Rohsteinschmelzofen in die erste Abstichrinne überfließt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen diskontinuierlich betriebenen Kupferschmelzofen bereitzustellen, der in Verbindung mit einem kontinuierlich betriebenen Zementierofen betrieben wird, in welchem die vorher genannten Probleme vermieden werden; und eine Kupferschmelzvorrichtung mit einer hohen Produktionskapazität vorzustellen, die relativ geringe Kapital- und Instandhaltungskosten erfordert.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung ist wie in den begleitenden Ansprüchen bestimmt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst eine Kupferschmelzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung:
einem diskontinuierlich betriebenen Rohsteinschmelzofen, wobei der Schmelzofen zum Schmelzen, Oxidieren und Verhütten von Kupferkonzentraten dient, um einen geschmolzenen Rohstein herzustellen und stoßweise zu entlassen;
eine Rohsteintransportanlage zum Aufnehmen und Transportieren des geschmolzenen Rohsteins, das stoßweise aus einem unteren Abschnitt der Rohsteinschmelzanlage entnommen wird;
einem kontinuierlichen Zementierofen mit einer daran angebrachten ersten Abstichrinne, die zum kontinuierlichen Aufnehmen des geschmolzenen Rohsteins dient, der von der Rohsteinförderanlage transportiert wird, und der kontinuierliche Zementierofen zum Ausführen der Oxidation des geschmolzenen Rohsteins dient, der durch die erste Abstichrinne eingeführt wird, um kontinuierlich eine Blasenkupferschmelze herzustellen, und mit einer daran angebrachten zweiten Abstichrinne zum kontinuierlichen Entlassen der Blasenkupferschmelze; und
einem Rohsteinhaltebehälter mit einer oberen Einlassöffnung an seinem oberen Abschnitt, der zum Aufnehmen und vorübergehenden Halten des geschmolzenen Rohsteins dient, der stoßweise von der Rohsteinförderanlage transportiert wird, und die erste Abstichrinne mit dem Rohsteinhaltebehälter verbunden ist zum kontinuierlichen Einführen des geschmolzenen Rohsteins in den kontinuierlichen Zementierofen; und wobei die Rohsteinförderanlage umfasst:
ein Abschöpfgerät zum Aufnehmen des geschmolzenen Rohsteins, das stoßweise von dem Rohsteinschmelzofen entnommen wird; und
einen Kran zum Transportieren des Abschöpfgerätes, das mit dem geschmolzenen Rohstein gefüllt ist, zu dem Rohsteinhaltebehäler zum Entlassen des geschmolzenen Rohsteins durch das Abschöpfgerät in eine Einlassöffnung des Rohsteinhaltebehälters, und zum Transportieren des Abschöpfgerätes zurück zum Rohsteinschmelzofen.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform umfasst eine Kupferschmelzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung:
einen diskontinuierlich betriebenen Rohsteinschmelzofen, wobei der Schmelzofen zum Schmelzen, Oxidieren und Verhütten von Kupferkonzentraten dient zum Herstellen und stoßweisen Entlassen eines geschmolzenen Rohsteins;
eine Rohsteinförderanlage zum Aufnehmen und Transportieren des geschmolzenen Rohsteins, der stoßweise von einem unteren Abschnitt des Rohsteinschmelzofens entnommen wird;
einen kontinuierlichen Zementierofen mit einer daran angebrachten ersten Abstichrinne, die zum kontinuierlichen Aufnehmen des geschmolzenen Rohsteins dient, der von der Rohsteinförderanlage transportiert wird, und der kontinuierliche Zementierofen zum Ausführen der Oxidation des geschmolzenen Rohsteins dient, der durch die erste Abstichrinne eingeführt wird zum kontinuierlichen Herstellen einer Blasenkupferschmelze, und mit einer daran angebrachten zweiten Abstichrinne, die zum Entlassen der Blasenkupferschmelze dient; und
wobei die Rohsteinförderanlage umfasst:
eine Mehrzahl von Abschöpfgeräten zum Aufnehmen des geschmolzenen Rohsteins, der stoßweise von dem Rohsteinschmelzofen entnommen wird, und jedes der Abschöpfgeräte ein Ausstoßrohr und ein Ventil aufweist; und
eine Mehrzahl von Kränen, die zum aufeinanderfolgenden Transportieren der Abschöpfgeräte, nachdem sie mit dem geschmolzenen Rohstein gefüllt sind, zur ersten Abstichrinne zum Entlassen des geschmolzenen Rohsteins in die erste Abstichrinne durch das Austauschrohr eines jeden der Abschöpfgeräte und zum aufeinanderfolgenden Transportieren der Abschöpfgeräte zurück zum Rohsteinschmelzofen dienen. Gemäß der Vorrichtung, die oben dargestellt worden ist, ist ein Schmelzrohsteinbehälter nicht erforderlich. Der geschmolzene Rohstein wird in die erste Abstichrinne direkt von der Rohsteinförderanlage in die erste Abstichrinne gelassen, und der geschmolzene Rohstein wird wie zuvor in dem kontinuierlichen Zementierofen bearbeitet und in einen Raffinierofen für die Produktion von Anodenkupferschmelze entlassen. Wie oben beschrieben, umfasst die Rohsteinförderanlage eine Mehrzahl von Kräne, um die gefüllten und geleerten Abschöpfgeräte zwischen dem Rohsteinschmelzofen und der Eingangsseite der ersten Abstichrinne zu tragen. Die Anlagenkonfiguration ist relativ einfach, und die Kapitalkosten für die Anlage sind niedrig, während die gleiche Produktivität aufrechterhalten wird wie bei der Anlage mit dem Schmelzrohsteinhaltebehälter.
In einer der beiden oben erwähnten Arten von Vorrichtungen wird die Produktion von besonders großen Mengen an Verbrennungsgas in dem Blasenkupfervorgang vermieden, indem die Rohsteinschmelzvorgänge und
Blasenkupferproduktionsvorgänge in kombinierten diskontinuierlichen und kontinuierlichen Moden, wie oben beschrieben, ausgeführt werden. Die Verbrennungsgasproduktion ist über die gesamte Produktionsperiode gleichmäßiger auf einem Durchschnittspegel verteilt, im Gegensatz zu Schwankungen von einem extrem hohen Pegel auf einen extrem niedrigen Pegel, wie in dem herkömmlichen diskontinuierlichen Betrieb. Deshalb kann die Schwefelsäureproduktionsanlage auf der Grundlage eines bekannten Durchschnittspegels für die Produktion von Verbrennungsgasen aufgebaut sein, und die Kapitalkosten für die Kupferschmelzanlage können entsprechend angepasst sein. Da die Abgabe des geschmolzenen Rohsteins auf Bodenhöhe ausgeführt wird, ist des Weiteren keine übermäßige Aushebung erforderlich, und die Kosten verbunden mit Verbesserungen der Anlage als auch die Anforderungen für eine ausgedehnte Fabrikfläche sind reduziert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Kupferschmelzvorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, die allerdings eine Kupferschmelzvorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, die allerdings eine herkömmliche Kupferschmelzvorrichtung zeigt;
Fig. 4 ist ein Flussdiagramm zum Erklären des Kupferschmelzprozesses; und
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren herkömmlichen Kupferschmelzvorrichtung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst die kontinuierliche Kupferschmelzvorrichtung oder Anlage entsprechend einer ersten Ausführungsform: einen Rohsteinschmelzofen 1 zum Produzieren eines Rohsteins (enthält ein Gemisch aus vorwiegend Kupfersulfiden und Eisensulfiden) und einer Schlacke (enthält Gangmineralien, Flussmittel und Eisenoxide), in dem fein unterteilte und getrocknete Kupferkonzentrate zusammen mit mit Sauerstoff angereicherter Luft oder einem heißen Luftstrom geschmolzen und oxidiert werden; Rohsteinfördermittel bzw. Rohsteintransportmittel 2 mit einem Abschöpfgerät 14 und einem Kran 13 zum Transportieren des geschmolzenen Rohsteins, der in dem Rohsteinschmelzofen 1 produziert wurde, zum Halteofen 3 (wird später beschrieben); einen Halteofen 3, der als ein Haltebehälter oder Gefäß für eine vorübergehende Lagerung des geschmolzenen Rohsteins dient; einen kontinuierlichen Zementierofen 4 zum Produzieren von Blasenkupfer, in dem der geschmolzene Rohstein, welcher von dem Halteofen 3 über eine erste Abstichrinne 19 zugeführt wird, oxidiert wird; eine zweite Abstichrinne 21 zum Transportieren des Blasenkupfers, das in dem kontinuierlichen Zementierofen 4 produziert wurde, zu einem Raffinierofen 5 (wird später beschrieben); und eine Mehrzahl von Raffinieröfen 5 zum Herstellen von raffiniertem Kupfer höherer Güte (Anodenkupfer) aus dem Blasenkupfer, das durch die zweite Abstichrinne 21 transportiert bzw gefördert wurde. In Fig. 1 ist nur ein Raffinierofen 5 gezeigt.
Der Rohsteinschmelzofen 1 umfasst einen Ofenkörper 1a mit einer Einführdüse 6 zum Einführen von Kupferkonzentraten, und eine Einlassöffnung 10 zum Einlassen von mit Sauerstoff angereicherter Luft, Flussmittel, Kraftstoff und andere Rohmaterialien in den Rohsteinschmelzofen 1. Die Bezugszeichen 8, 7 beziehen sich jeweils auf ein Schlackeabstichloch und ein Rohsteinabstichloch, und das Rohsteinabstichloch 7 ist mit einem Rohsteinablassrohr 9 mit einem Ventil 9a versehen. Herkömmliche Schwebeschmelzöfen, Flammöfen oder elektrische Öfen sind zur Verwendung als Rohsteinschmelzofen 1 geeignet.
Das Rohsteinfördermittel 2 umfasst: das Abschöpfgerät 14 mit einem Griff 14&sub1;; einen Kranhalteabschnitt (Antriebsabschnitt) 2a, der in der Nähe des Rohsteinschmelzofens 1 angeordnet ist und durch Trägersäulen 11, 12 getragen wird. Der Kranträgerabschnitt 2a ist mit einem Kran 13 versehen, von dem das Abschöpfgerät 14 herunterhängt. Das Abschöpfgerät 14 hängt von einem Haken 13&sub1; des Krans 13 mittels des Griffes 14&sub1; herunter. Der Kran 13 wird von dem Kranträgerabschnitt 2a entlang dem Kranträgerabschnitt 2a zwischen dem Rohsteinschmelzofen 1 und der Eingangsseite der ersten Abstichrinne 19 (linke Seite in Fig. 1) transportiert.
Der Halteofen 3 ist auf einem Basisrahmen 18 angeordnet und ist mit Heizmitteln (nicht gezeigt), wie z. B. Brennern, und einer Einlassöffnung 15a an der oberen Seite des Ofenkörpers 16 versehen. Die Einlassöffnung 15a wird in der Richtung des Pfeiles mittels eines Scharniers 17 geöffnet oder geschlossen, das an einem Deckelglied 15 angebracht ist. Eine Auslassöffnung (nicht gezeigt) ist an der Bodenseite des Ofenkörpers 16 versehen. Die Auslassöffnung ist mit der Eingangsseite der ersten Abstichrinne 19 (wird später beschrieben) verbunden. Der kontinuierliche Zementierofen 4 ist im Wesentlichen der gleiche wie der kontinuierliche Zementierofen in dem bekannten Mitsubishi-Verfahren zum kontinuierlichen Kupferschmelzen. Der kontinuierliche Zementierofen 4 ist unterhalb des Halteofens 3 angeordnet und ist mit einer doppelwandigen Abstichstange versehen, die frei in vertikaler Richtung durch den Deckenabschnitt des Ofenkörpers bewegbar ist. Die Abstichstange 20 wird verwendet, um mit Sauerstoff angereicherte Luft, Flussmittel und Kühlmittel in das Innere des Ofens abzugeben.
Der kontinuierliche Zementierofen 4 und der Halteofen 3 sind mittels der ersten Abstichrinne 19 zum Zuführen des geschmolzenen Rohsteins unter Ausnutzung der Schwerkraft verbunden, und der geschmolzene Rohstein wird von dem Halteofen 3 an den kontinuierlichen Zementierofen 4 durch die erste Abstrichrinne 19 zugeführt. Die Flüssigkeitsoberfläche 24 des geschmolzenen Rohsteins 29 in dem Halteofen 3 ist in Bezug auf die Flüssigkeitsoberfläche 25 des geschmolzenen Rohsteins 30 in dem kontinuierlichen Zementierofen 4 erhöht.
Der Raffinierofen 5 erhält über die zweite Abstichrinne 21 Blasenkupfer, das in dem kontinuierlichen Zementierofen 4 produziert wurde, zum Raffinieren des Blasenkupfers, um Kupfer mit höherer Güte zu produzieren. Der Raffinierofen 5 ist am Boden GL angeordnet, und die Flüssigkeitsoberfläche 28 des Blasenkupfers in dem Raffinierofen 5 ist auf einer geringeren Höhe als die Flüssigkeitsoberfläche 25 des geschmolzenen Rohsteins 30 in dem kontinuierlichen Zementierofen 4. Es gibt eine Mehrzahl von Raffinieröfen 5, und jeder Raffinierofen 5 ist mit dem kontinuierlichen Zementierofen 4 durch seine eigene zweite Abstichrinne 21 verbunden. Ein Schaltventil (nicht gezeigt) wird verwendet, um eine zweite Abstichrinne 21, falls erforderlich, auszuwählen, um das Blasenkupfer an einen geeigneten Raffinierofen zuzuführen.
Als nächstes wird der Scbmelzprozess, der die diskontinuierliche Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet, erklärt.
Sulfiderze werden in einer Vorbereitungsanlage (nicht gezeigt) bearbeitet, um Trocknungs-, Sinter- und Pelletisiervorgänge auszuführen, und die vorbereiteten Kupferkonzentrate werden in den Rohsteinschmelzofen 1 durch die Einführdüse 6 zusammen mit dem Kraftstoff und den Flussmitteln durch die Einlassöffnung 10 eingeführt. Die Ladung wird in dem Rohsteinschmelzofen 1 geschmolzen und in eine obere Schlackeschicht und eine untere Rohsteinschicht getrennt. In Wirklichkeit wird das Eisen in dem Erz oxidiert und es verbindet sich mit SiO&sub2;, das zu dem Eisenoxid hinzugefügt wurde, um es fließfähiger zu machen, um eine Schlacke zu bilden, und Kupfer wird in dem Rohstein als geschmolzenes Sulfid konzentriert. Der geschmolzene Rohstein wird periodisch aus dem diskontinuierlich betriebenen Schmelzofen 1 entzogen und durch das Auslassrohr 9 zum Abschöpfgerät 14 weitergeleitet.
Das Abschöpfgerät 14 wird in Richtung des Pfeiles A zum Halteofen 3 hin mittels des Kranes 13 transportiert, und wenn das Abschöpfgerät oberhalb des Halteofens 3 angekommen ist, wird das Abschöpfgerät 14 gekippt, um den geschmolzenen Rohstein durch die Einlassöffnung 15a für die vorübergehende Lagerung des geschmolzenen Rohsteins in dem Halteofen 3 gegossen. Der geschmolzene Rohstein wird an den kontinuierlichen Zementierofen 4 durch die erste Abstichrinne 19 zugeführt und wird mit mit Sauerstoff angereicherter Luft und Flussmitteln behandelt, die durch die Abstichstange bzw. Sprenglanze ("lance") 20 für die selektive Oxidation und Entfernung von Kupfersulfiden zugeführt werden, gefolgt durch Schwefel in dem Rohstein, um Blasenkupfer herzustellen. Das geleerte Abschöpfgerät 14 wird zurück zum Rohsteinschmelzofen 1 durch den Kran 13 bewegt, um eine weitere Ladung an geschmolzenem Rohstein aufzunehmen, und dieser Prozess wird wiederholt.
Das Blasenkupfer, das kontinuierlich in dem kontinuierlichen Zementierofen 4 produziert wird, wird kontinuierlich in einen genau bestimmten Raffinierofen 5 durch eine genau bestimmte zweite Abstichrinne 21 entlassen. Diese Prozedur ist eine bedeutende Verbesserung der Produktivität von Kupfer mit hoher Güte. In dem Raffinierofen 5 wird das Blasenkupfer des Weiteren oxidiert und anschließend reduziert, um Kupfer mit höherer Güte zu erhalten, das zu Anoden gegossen wird. Das Verfahren beinhaltet einen Oxidationsschritt des Blasenkupfers, um Verunreinigungen zu entfernen, gefolgt durch Reduktion mit natürlichem Gas und/oder Ammonium.
In der obigen Ausführungsform wird das Verbrennungsgas aus dem kontinuierlichen Zementierofen 4, das eine hohe Konzentration an Schwefeldioxid enthält, in der Schwefelsäureanlage behandelt, indem das Gas in Wasser absorbiert wird, um Schwefelsäure zu produzieren. Da die Erzeugung der Verbrennungsgase durch den kontinuierlichen Zementierofen 4 kontinuierlich ist, ist die Erzeugung von Verbrennungsgas und die Konzentration des Schwefeldioxids in dem Verbrennungsgas mehr über die Verfahrensperiode verteilt, verglichen mit dem des diskontinuierlich betriebenen Zementierofens, der Hochperioden und Tiefperioden bezüglich der Erzeugung der Verbrennungsgase aufweist. Deshalb kann das Verbrennungsgas, das aus dem kontinuierlich betriebenen Zementierofen austritt, in einer Säureanlage mit einer sehr viel kleineren Kapazität behandelt werden als diejenige, die für den diskontinuierlich betriebenen Zementierofen erforderlich ist. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls anpassungsfähig, um die Produktionskapazität zu erhöhen. Falls es erforderlich ist, die Ausgabe an raffiniertem Kupfer zu erhöhen, wäre eine zusätzliche Schwefelsäureanlage mit kleiner Kapazität angebracht, um so die Kapitalkosten zu minimieren als auch Anlageraum für zusätzliche Anlagen, wie z. B. Kräne, einzusparen. Des Weiteren kann der bestehende Kran dazu verwendet werden, um geschmolzenen Rohstein zu dem Halteofen 3 zu transportieren, und es besteht daher kein Anlass, den Grund GL zum Unterbringen zusätzlicher Anlagen auszuheben, da die Flüssigkeitsoberflächen 24, 25 und 28 so positioniert werden können, indem auf geeignete Weise die relativen Positionen des Halteofens 3, des kontinuierlichen Zementierofens 4 und des Raffinierofens 5 gewählt werden.
In der obigen Ausführungsform wird ein Halteofen als ein Haltebehälter verwendet, um aber Kapitalkosten einzusparen, ist es erlaubt, einen einfachen Behälter, wie z. B. einen Kessel, zu verwenden.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform dargestellt, wobei die Erklärung sich auf die Unterschiede zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform konzentriert. Fig. 2 stellt die zweite Ausführungsform dar, und in dieser Figur werden die gleichen Bezugszeichen verwendet für die gleichen Komponenten, und ihre Erklärungen werden meistens weggelassen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Rohsteinfördermittel 2 für den geschmolzenen Rohstein in der Nähe des Rohsteinschmelzofens 1 angeordnet und umfasst Trägersäulen 11, 12, und der Kranträgerabschnitt 2a wird durch die Trägersäulen 11, 12 wie in der ersten Ausführungsform getragen. Der Kranträgerabschnitt 2a ist jedoch mit drei Kränen 13a, 13b und 13c versehen, von denen Abschöpfgeräte 14a, 14b und 14c herunterhängen. Die Kräne 13a, 13b und 13c werden unabhängig voneinander durch den Kranträgerabschnitt 2a entlang des Kranträgerabschnittes 2a zwischen dem Rohsteinschmelzofen 1 und der Eingangsseite der ersten Abstichrinne 19 bewegt.
Als Basisrahmen 23 ist in der Umgebung der ersten Abstichrinne 19 der Rohsteinschmelzofen 1 angeordnet. Jede Seitenwand der Abschöpfgeräte 14a, 14b und 14c ist mit einem Auslassrohr 26a, 26b, 26c versehen, von denen jedes ein Ventil 22a, 22b, 22c aufweist. Indem die Ventile 22a, 22b und 22c auf geeignete Weise geöffnet werden, wird der geschmolzene Rohstein in den Abschöpfgeräten 14a, 14b und 14c in die erste Abstichrinne 19 durch die Auslassrohre 26a, 26b und 26c entlassen.
Die Unterschiede des Schmelzprozesses der zweiten Ausführungsform in Bezug auf die der ersten Ausführungsform werden im Folgenden erklärt.
Der geschmolzene Rohstein wird aus dem Rohsteinschmelzofen 1 durch das Auslassrohr 9 des Ofenkörpers 1a entzogen und wird in das Abschöpfgerät 14a gefördert. Das Abschöpfgerät 14a wird in Richtung des Pfeiles A mittels des Krans 13a zum Basisrahmen 23 hin transportiert.
Gleichzeitig ist das Abschöpfgerät 14c, das dem Abschöpfgerät 14 vorausgeht, bereits an dem Basisrahmen 23 angekommen, und das Ventil 22c wird geöffnet, um den geschmolzenen Rohstein aus dem Abschöpfgerät 14c in die erste Abstichrinne 19 durch das Auslassrohr 26 zu entlassen. Nach Beendigung des Entlassungsschrittes kehrt das Abschöpfgerät 14c durch den Kran 13c zum Rohsteinschmelzofen 1 in Richtung des Pfeiles C zurück, um eine weitere Ladung des geschmolzenen Rohsteins aufzunehmen. Das Abschöpfgerät 14b, das dem Abschöpfgerät 14a folgt, nimmt geschmolzenen Rohstein von dem Auslassrohr 19 des Rohsteinschmelzofens 1 auf und wird zum Basisrahmen 23 durch den Kran 13b transportiert.
In dieser Ausführungsform werden die drei Abschöpfgeräte 14a, 14b und 14c abwechselnd betrieben, um geschmolzenen Rohstein durch die erste Abstichrinne 19 dem kontinuierlichen Zementierofen 4 zuzuführen. Verglichen mit der ersten Ausführungsform ist ein teurer Halteofen nicht erforderlich, und die Kapitalkosten können des Weiteren reduziert sein. Die Abschöpfgeräte 14a, 14b und 14c können mit Deckeln versehen sein, um die thermische Isolierung zu verbessern und die Qualität des geschmolzenen Rohsteins aufrechtzuerhalten. Offensichtlich sind vielerlei Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Licht der obigen Lehre möglich. Es sollte daher verständlich sein, dass innerhalb des Bereichs der abhängigen Ansprüche die Erfindung anders ausgeführt werden kann, als speziell beschrieben wurde.

Claims

1. Kupferschmelzvorrichtung mit:

einem diskontinuierlich betriebenen Rohsteinschmelzofen (1), wobei der Schmelzofen zum Schmelzen, Oxidieren und Verhütten von Kupferkonzentraten dient, um einen geschmolzenen Rohstein herzustellen und stoßweise zu entlassen;

einer Rohsteintransportanlage (2) zum Aufnehmen und Transportieren des geschmolzenen Rohsteins, das stoßweise aus einem unteren Abschnitt der Rohsteinschmelzanlage entnommen wird;

einem kontinuierlichen Zementierofen (4) mit einer daran angebrachten ersten Abstichrinne (19), die zum kontinuierlichen Aufnehmen des geschmolzenen Rohsteins dient, der von der Rohsteinförderanlage (2) transportiert wird, und der kontinuierliche Zementierofen zum Ausführen der Oxidation des geschmolzenen Rohsteins dient, der durch die erste Abstichrinne eingeführt wird, um kontinuierlich eine Blasenkupferschmelze herzustellen, und mit einer daran angebrachten zweiten Abstichrinne (21) zum kontinuierlichen Entlassen der Blasenkupferschmelze; und

einem Rohsteinhaltebehälter (3) mit einer oberen Einlassöffnung an seinem oberen Abschnitt, der zum Aufnehmen und vorübergehenden Halten des geschmolzenen Rohsteins dient, der stoßweise von der Rohsteinförderanlage transportiert wird, und die erste Abstichrinne mit dem Rohsteinhaltebehälter verbunden ist zum kontinuierlichen Einführen des geschmolzenen Rohsteins in den kontinuierlichen Zementierofen; und

wobei die Rohsteinförderanlage (2) umfasst:

einem Abschöpfgerät (14) zum Aufnehmen des geschmolzenen Rohsteins, das stoßweise von dem Rohsteinschmelzofen (1) entnommen wird; und

einem Kran (13) zum Transportieren des Abschöpfgerätes (14), das mit dem geschmolzenen Rohstein gefüllt ist, zu dem Rohsteinhaltebehäler (3) zum Entlassen des geschmolzenen Rohsteins durch das Abschöpfgerät in eine Einlassöffnung des Rohsteinhaltebehälters (3), und zum Transportieren des Abschöpfgerätes zurück zum Rohsteinschmelzofen (1).

2. Kupferschmelzvorrichtung mit:

einem diskontinuierlich betriebenen Rohsteinschmelzofen (1), wobei der Schmelzofen zum Schmelzen, Oxidieren und Verhütten von Kupferkonzentraten dient zum Herstellen und stoßweisen Entlassen eines geschmolzenen Rohsteins;

einer Rohsteinförderanlage (2) zum Aufnehmen und Transportieren des geschmolzenen Rohsteins, der stoßweise von einem unteren Abschnitt des Rohsteinschmelzofens entnommen wird;

einem kontinuierlichen Zementierofen (4) mit einer daran angebrachten ersten Abstichrinne (19), die zum kontinuierlichen Aufnehmen des geschmolzenen Rohsteins dient, der von der Rohsteinförderanlage (2) transportiert wird, und der kontinuierliche Zementierofen zum Ausführen der Oxidation des geschmolzenen Rohsteins dient, der durch die erste Abstichrinne eingeführt wird zum kontinuierlichen Herstellen einer Blasenkupferschmelze, und mit einer daran angebrachten zweiten Abstichrinne (21), die zum Entlassen der Blasenkupferschmelze dient; und

wobei die Rohsteinförderanlage (2) umfasst:

eine Mehrzahl von Abschöpfgeräten (14) zum Aufnehmen des geschmolzenen Rohsteins, der stoßweise von dem Rohsteinschmelzofen (1) entnommen wird, und jedes der Abschöpfgeräte ein Ausstoßrohr (26) und ein Ventil (22) aufweist; und

eine Mehrzahl von Kränen (13), die zum aufeinanderfolgenden Transportieren der Abschöpfgeräte, nachdem sie mit dem geschmolzenen Rohstein gefüllt sind, zur ersten Abstichrinne (19) zum Entlassen des geschmolzenen Rohsteins in die erste Abstichrinne durch das Austauschrohr eines jeden der Abschöpfgeräte und zum aufeinanderfolgenden Transportieren der Abschöpfgeräte zurück zum Rohsteinschmelzofen (1) dienen.

3. Kupferschmelzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, des weiteren mit einem Raffinierofen (5) zum Aufnehmen des Blasenkupfers, das von der zweiten Abstichrinne (21) ausgestoßen wird, und zum Raffinieren des Blasenkupfers, um eine Anodenkupferschmelze herzustellen.

4. Kupferschmelzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Rohsteinschmelzofen (1) ein Rohsteinstichloch (7) und ein Schlackestichloch (8) aufweist, die Rohsteinförderanlage zum Transportieren des geschmolzenen Rohsteins dient, der von dem Rohsteinstichloch (7) stoßweise entnommen wird.