OPIS PATENTOWY C22B 7/00 ( ) C22B 15/02 ( ) Sposób przetwarzania złomów i surowców miedzionośnych

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. C22B 7/00 ( ) C22B 15/02 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Sposób przetwarzania złomów i surowców miedzionośnych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 26/11 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 01/16 (73) Uprawniony z patentu: JAROSZ PIOTR, Kraków, PL MAŁECKI STANISŁAW, Zabierzów, PL (72) Twórca(y) wynalazku: PIOTR JAROSZ, Kraków, PL STANISŁAW MAŁECKI, Zabierzów, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Henryk Drelichowski

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób przetwarzania niektórych rodzajów złomów miedzi i jej stopów oraz odpadów miedzionośnych, poprzez ich wprowadzanie do procesów technologicznych otrzymywania miedzi metalicznej w układzie piec szybowy konwertor piec anodowy, dozowanych do każdego z tych agregatów zainstalowanych w procesie technologicznym, przy czym jedynym kryterium doboru agregatu dla dozowanego materiału jest procentowa zawartość miedzi. Znane są sposoby dodawania złomów i odpadów miedzionośnych do procesów technologicznych otrzymywania miedzi metalicznej. W tych znanych sposobach złomy miedzionośne są poddawane wcześniej procesom segregacji, rozdrabniania i odżelaziania, mających na celu wyselekcjonowanie złomów o jak najkorzystniejszej zawartości Cu i metali szlachetnych wpływających korzystnie na procesy wytwarzania miedzi metalicznej. Znany jest proces wytwarzania miedzi anodowej lub katodowej w ciągu technologicznym urządzeń obejmujących piec szybowy z obrotowym piecem pełniącym rolę odstojnika, konwertor, stacjonarny piec anodowy, układ wanien, topielny piec szybowy i piece indukcyjne. Wsadem do pieca szybowego są niskojakościowe surowce wtórne w postaci wyselekcjonowanych i odpowiednio przygotowanych wcześniej złomów zawierających od 20 do 50% Cu, zawracany z konwertora żużel konwertorowy, żużel i pyły zawracane z pieca anodowego, koks i piasek. W wyniku redukcyjnego przetopu wsadu w piecu szybowym uzyskuje się miedź czarną o zawartości 75 do 85% Cu, odpadowy żużel fajalitowy o zawartości około 1% Cu z przeznaczeniem po jego zgranulowaniu na potrzeby budownictwa, pyły zawierające cynk i ołów. Z pieca szybowego jest spuszczana cyklicznie czarna miedź do pieca obrotowego, pełniącego rolę odstojnika. Czarna miedź po uspokojeniu" jest przelewana do konwertora, do którego dodaje się złomy miedzi, mosiądzu i brązu o zawartości 50 do 80% Cu. W trakcie procesu konwertorowania, w jego drugim okresie do konwertora jest dodawany koksik, który wspomaga reakcję przejścia cyny i arsenu do pyłów. Znany jest również proces wytwarzania miedzi anodowej lub katodowej w ciągu technologicznym urządzeń obejmujących piec szybowy, konwertor, piec anodowy i układ wanien. Wsadem do pieca szybowego jest żużel, pyły i szlamy zawracane z pieca szybowego, konwertora i pieca anodowego. Wytworzony w piecu szybowym kamień miedziowy jest następnie dozowany wraz z odpadowym żużlem i pyłami do konwertora. Do konwertora dodawane są również wyselekcjonowane złomy miedzi o zawartości Cu większej niż 98% wagowych. Wytworzona w konwertorze miedź blister jest następnie dozowana do pieca anodowego, do którego jest dozowany również odpadowy żużel i pyły. Z wytopionej w piecu anodowym miedzi są odlewane anody, które poddaje się rafinacji elektrolitycznej celem uzyskania miedzi katodowej. Wadą znanych sposobów utylizacji złomów miedziowych o zawartości Cu 20 do 50% wagowych jest ograniczony zakres dodawania tych złomów tylko do pieca szybowego. Złomy te wcześniej muszą zostać poddane procesowi rozdrabniania i selekcji, i są dodawane tylko w początkowej fazie procesu wytapiania miedzi. Dodawane złomy miedzi do konwertora muszą podlegać ścisłej selekcji i stanowią miedź o zawartości nie mniej niż 98% Cu. Sposób przetwarzania złomów i odpadów miedzionośnych według wynalazku jest realizowany przez wprowadzanie złomów i odpadów miedzionośnych na każdym etapie prowadzenia procesu wytopu miedzi metalicznej. Do zainstalowanego w ciągu technologicznym pieca szybowego wprowadzane są niskojakościowe złomy i materiały miedzionośne, przy czym materiały o uziarnieniu poniżej 5 mm wprowadzane są do brykietów, a o uziarnieniu większym są wprowadzane bezpośrednio do układu zasypowego pieca szybowego. Natomiast do konwertora i do pieca anodowego są wprowadzane złomy o różnych zawartościach wagowych Cu. Sposób przetwarzania złomów i surowców miedzionośnych w procesie technologicznym wytwarzania miedzi metalicznej, prowadzonym w piecu szybowym z wytopem kamienia miedziowego, w konwerterze oraz w piecu anodowym, polega na dozowaniu złomów miedzi i jej stopów o zawartości wagowej Cu od 30% do 70% do wsadu pieca szybowego w ilości 10% masy wsadu, i w tym samym procesie złomy miedzi o zawartości wagowej Cu od 70% do 98% są dozowane w ilości do 60% masy wsadu do konwertora, a złomy miedzi o zawartości Cu powyżej 98% są dozowane do pieca anodowego. W procesie technologicznym prowadzonym w piecu szybowym z wytopem miedzi czarnej, w konwertorze oraz w piecu anodowym, złomy miedzi o zawartości wagowej Cu od 30% do 70% są dozowane do wsadu pieca szybowego w ilości 10% oraz w tym samym procesie złomy miedzi o za-

3 PL B1 3 wartości wagowej Cu od 70% do 96% są dozowane do konwertora w ilości do 90% masy wsadu konwertora, a złomy miedzi o zawartości Cu powyżej 96% są dozowane do pieca anodowego. Korzystnie, materiały miedzionośne o uziarnieniu poniżej 5 mm dozowane do pieców szybowych poddawane są zbrylaniu. W procesie przetopu kamienia miedziowego prowadzonym w piecu szybowym, do pieca szybowego dozowane są brykiety koncentratu Cu, koks, topniki oraz kawałkowe złomy w ilości 10% wagowych w stosunku do dozowanych brykietów. Zawartość Cu w dozowanych złomach do pieca szybowego wynosi od 30 do 70% wagowych. 10% dodatek złomów do pieca szybowego powoduje tylko nieznaczny wzrost zawartości Cu w kamieniu miedziowym nie przekraczający 1 do 2% Cu. Wytopiony w piecu szybowym kamień miedziowy jest następnie przelewany do konwertora. Do konwertora są również dodawane wyselekcjonowane złomy o zawartości 70 do 98% wagowych Cu w ilości do 60% w stosunku do całkowitej ilości wsadu do konwertora. Złomy są podawane do pustego konwertora, i po wstępnym podgrzaniu konwertora palnikiem do określonej temperatury są zalewane ciekłym kamieniem miedziowym. Złomy dodawane są do konwertorowanego kamienia miedziowego, co pozwala na lepsze wykorzystanie ciepła. Powstające w procesie konwertorowania pyły kumulują ołów, cynę i cynk. Powstała w procesie konwertorowania miedź blister o zawartości powyżej 98,5% Cu jest następnie podawana do pieca anodowego, do którego dozowane są wyselekcjonowane złomy ZSEE o zawartości wagowej Cu powyżej 98%. W procesie przetopu miedzi czarnej prowadzonym w piecu szybowym, do pieca szybowego dodawane są materiały miedzionośne o zawartości 1 do 50% Cu wagowych, złomy o zawartości 30% do 70% Cu wagowych, koks i topniki. Drobny wsad o ziarnach mniejszych niż 5 mm jest przed dozowaniem poddany procesowi zbrylania. Kawałkowy wsad złomów jest kierowany do pieca szybowego bez przygotowania. Przetop prowadzony w piecu szybowym materiałów miedzionośnych o niższej zawartości miedzi odbywa się w obecności koksu dozowanego w ilości 5 do 15% wagowych w stosunku do masy wsadu oraz w obecności dozowanych topników w ilości do 20% wagowych masy wsadu. W wyniku przetopu otrzymuje się miedź czarną o zawartości Cu powyżej 70% wagowych, odpadowy żużel o zawartości wagowej Cu wynoszącej około 1% oraz pyły zawierające w zależności od składu wsadu ołów, cynk, cynę i inne metale. Pyły te stanowią surowiec do odzysku zawartych w nich metali w innych procesach technologicznych. Przetopiona miedź czarna jest następnie dozowana do konwertora. Do konwertora dozowane są również wyselekcjonowane złomy o zawartości powyżej 50% Cu wagowych w ilości do 90% masy wsadu. Złomy dozowane do konwertora zawierają 70 do 96% wagowych Cu. Złomy są podawane do konwertora, w którym są topione za pomocą palnika do określonej temperatury lub z wykorzystaniem ciepła z procesu świeżenia miedzi czarnej. Proces świeżenia miedzi czarnej w konwertorze jest prowadzony z udziałem tlenu lub powietrza. Do procesu świeżenia są dodawane topniki w ilości wynikającej ze składu chemicznego miedzi czarnej oraz koksik. Dodatek koksiku jest szczególnie korzystny w przypadku większych zawartości cyny celem jej przejścia do opuszczających konwertor pyłów. Powstające w procesie świeżenia pyły stanowią surowiec do odzysku metali takich jak ołów, cyna lub inne. Powstała w konwertorze miedź konwertorowa o zawartości wagowej Cu powyżej 95% jest następnie kierowana w toku procesu technologicznego do pieca anodowego. Produktem procesu świeżenia jest również żużel o wysokiej zawartości miedzi. Żużel ten jest zawracany do pieca szybowego, natomiast powstające pyły stanowią surowiec do odzysku innych metali. Do pieca anodowego wraz z miedzią konwertorową są dozowane wyselekcjonowane złomy o zawartości wagowej Cu powyżej 96%. Proces rafinacji miedzi jest prowadzony w piecu anodowym w sposób klasyczny, a powstała w tym procesie metaliczna miedź jest wykorzystana do odlewania anod. Zaletą sposobu przetwarzania złomów miedzi i odpadów miedzionośnych według wynalazku jest wykorzystanie złomów bezpośrednio w procesie wytwarzania miedzi metalicznej, niemalże w każdym etapie technologicznym procesu. Do przerobu dodaje się złomy i odpady miedzionośne bez specjalnego przygotowania z wyjątkiem drobnych frakcji poniżej 5 mm, które powinny być zbrylane. Do przetopu złomów w konwertorze wykorzystuje się ciepło reakcji świeżenia kamienia miedziowego i miedzi czarnej. Przykład sposobu przetwarzania złomu i odpadów miedzionośnych według wynalazku jest przedstawiony schematycznie na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat dozowania złomów w procesie wytwarzania miedzi metalicznej otrzymywanej poprzez wytop kamienia miedziowego, natomiast fig. 2 przedstawia schemat dozowania złomów w procesie wytwarzania miedzi metalicznej poprzez wytop miedzi czarnej.

4 4 PL B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób przetwarzania złomów i surowców miedzionośnych, polegający na dozowaniu do pieca szybowego, w procesie wytwarzania miedzi metalicznej, niskojakościowych surowców wtórnych w postaci wyselekcjonowanych i odpowiednio przygotowanych wcześniej złomów zawierających od 20 do 50% Cu, a w wyniku przetopu wsadu w piecu szybowym uzyskuje się kamień miedziowy lub miedź czarną o zawartości 75 do 85% Cu, znamienny tym, że przy wytwarzaniu miedzi metalicznej w procesie technologicznym prowadzonym w piecu szybowym z wytopem kamienia miedziowego, w konwertorze oraz w piecu anodowym, złomy miedzi i jej stopów o zawartości wagowej Cu od 30% do 70% są dozowane do wsadu pieca szybowego w ilości 10% masy wsadu, i w tym samym procesie złomy miedzi o zawartości wagowej Cu od 70% do 98% są dozowane w ilości do 60% masy wsadu do konwertora, a złomy miedzi o zawartości Cu powyżej 98% są dozowane do pieca anodowego, natomiast w procesie technologicznym prowadzonym w piecu szybowym z wytopem miedzi czarnej, w konwertorze oraz w piecu anodowym, złomy miedzi o zawartości wagowej Cu od 30% do 70% są dozowane do wsadu pieca szybowego w ilości 10% oraz w tym samym procesie złomy miedzi o zawartości wagowej Cu od 70% do 96% są dozowane do konwertora w ilości do 90% masy wsadu konwertora, a złomy miedzi o zawartości Cu powyżej 96% są dozowane do pieca anodowego. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiały miedzionośne o uziarnieniu poniżej 5 mm dozowane do pieców szybowych poddawane są zbrylaniu.

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)