(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl5: C22B 15/02 (54)Sposób przerobu koncentratów miedzi w piecu szybowym na kamień miedziowy (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 18/91 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 03/93 (73)Uprawniony z patentu: Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice, PL (72) Twórcy wynalazku: Stanisław Zaczkowski, Gliwice, PL Tadeusz Ciosek, Głogów, PL Piotr Czerwiński, Głogów, PL Jerzy Dobrzański, Głogów, PL Jan Garbaczewski, Głogów, PL Józef Gargul, Głogów, PL Leszek Garycki, Głogów, PL Andrzej Godycki-Ćwirko, Nowa Sól, PL Włodzimierz Henclik, Głogów, PL Ryszard Paliga, Głogów, PL Seweryn Pluciński, Lubin, PL Maciej Łaganowski, Głogów, PL Zdzisław Mączka, Głogów, PL PL B1 (57) Sposób przerobu koncentratów miedzi w piecu szybowym na kamień miedziowy polegający na tym, że koncentrat miedzi, a także żużel konwertorowy, koks oraz żużel sodowy powstający przy odzysku ołowiu z pyłów szybowych i konwertorowych wychwytywanych w procesach produkcji miedzi, wprowadza się do pieca i poddaje topieniu, a uzyskany top spuszcza się do odstojnika, gdzie następuje oddzielenie kamienia miedziowego od żużla szybowego, znamienny tym, że żużel sodowy wprowadza się do pieca szybowego w mieszaninie z żużlami konwertorowymi ze świeżenia kamienia miedziowego oraz stopu miedź-żelazo-ołów, przy czym żużel sodowy w postaci odlewów i/lub w postaci rozdrobnionej zalewa się w dołach żużlowych ciekłym żużlem konwertorowym w stosunku wagowym od 1:2 do 1:14, po czym studzi i rozdrabnia i tak uzyskaną mieszaninę w ilości 8-21% wagowych w stosunku do ilości zbrykietowanych koncentratów miedzi wprowadza się do pieca szybowego i proces topienia prowadzi się przy udziale koksu wynoszącym wagowo 4-12% w stosunku do ilości koncentratów miedzi i dmuchu powietrza w ilości m3 na 1 m2 powierzchni przekroju pieca na poziomie dysz na minutę z wydajnością nie przekraczającą 90 Mg wsadu miedzionośnego na 1m2 powierzchni przekroju pieca na poziomie dysz na dobę, a po stopieniu top spływający do odstojnika odmiedziowuje się przy grubości warstwy żużla nie mniejszej niż 0,5 m.

2 SPOSÓB PRZEROBU KONCENTRATÓW MIEDZI W PIECU SZYBOWYM NA KAMIEŃ MIEDZIOWY Zastrzeżenie patentowe Sposób przerobu koncentratów miedzi w piecu szybowym na kamień miedziowy polegający na tym, że koncentrat miedzi, a także żużel konwertorowy, koks oraz żużel sodowy powstający przy odzysku ołowiu z pyłów szybowych i konwertorowych wychwytywanych w procesach produkcji miedzi, wprowadza się do pieca i poddaje topieniu, a uzyskany top spuszcza się do odstojnika, gdzie następuje oddzielenie kamienia miedziowego od żużla szybowego, znamienny t y m, że żużel sodowy wprowadza się do pieca szybowego w mieszaninie z żużlami konwertorowymi ze świeżenia kamienia miedziowego oraz stopu miedźżelazo-ołów, przy czym żużel Bodowy w postaci odlewów i/lub w postaci rozdrobnionej zalewa się w dołach żużlowych ciekłym żużlem konwertorowym w stosunku wagowym od 1 : 2 do 1 : 14, po czym studzi i rozdrabnia i tak uzyskaną mieszaninę w ilości 8-21% wagowych w stosunku do ilości zbrykietowanych koncentratów miedzi wprowadza się do pieca szybowego i proces topienia prowadzi się przy udziale koksu wynoszącym wagowo 4-12% w stosunku do ilości koncentratów miedzi i dmuchu powietrza w ilości m3 na 1 m2 powierzchni przekroju pieca na poziomie dysz na minutę z wydajnością nie przekraczającą 90 Mg wsadu miedzionośnego na 1 m2 powierzchni przekroju pieca na poziomie dysz na dobę, a po stopieniu top spływający do odstojnika odmiedziowuje się przy grubości warstwy żużla nie mniejszej niż 0,5 m. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób przerobu ubogich w żelazo i siarkę, trudno topliwych koncentratów miedzi w piecu szybowym na kamień miedziowy. Dotychczas trudno topliwe, ubogie w żelazo i siarkę brykietowane koncentraty miedzi przerabia się w piecach szybowych na kamień miedziowy o zawartości około 60% miedzi, stosując jako dodatek do wsadu kawałkowy żużel konwertorowy otrzymywany w procesie świeżenia tego kamienia w konwertorach, jak również okresowo żużel konwertorowy powstający w procesie świeżenia stopu miedź-zelazo-ołów pochodzącego z procesu zawiesinowego. Wsad stopiony w piecu szybowym spływa do nieogrzewanego odstojnika, w którym następuje grawitacyjne oddzielenie kamienia od żużla. Kamień spuszczany okresowo dolnym otworem kierowany jest do dalszej przeróbki w konwertorach, a żużel spływający poprzez górny przelew odstojnika do kadziowozu wywożony jest na hałdę jako materiał nieużyteczny. Niedogodnością stosowanego dotychczas sposobu przerobu trudno topliwych koncentratów miedzi jest niewystarczające odmiedziowanie żużla odpadowego, który zawiera około 0,6% wagowych miedzi i około 0,0025% srebra, co powoduje znaczne bezpowrotne straty tych cennych metali. Wysoka zawartość miedzi i srebra w żużlu wynika z dużej lepkości trudno topliwych żużli, co powoduje mechaniczne zawieszanie bardzo drobnych cząstek kamienia miedziowego. Poza tym na wysoką zawartość tych metali w żużlu wpływa okresowe utrzymywanie w odstojniku zbyt dużej ilości kamienia przy warstwie żużla dochodzącej do 0,3 m oraz prowadzenie procesu przetopu wsadu miedzionośnego z okresową wydajnością około 100 i więcej Mg na metr kwadratowy powierzchni przekroju pieca na poziomie dysz na dobę, co powoduje skrócenie czasu odstawania żużla w odstojniku i przez to pogorszenie warunków procesu oddzielania kamienia od żużla. Dalszą niedogodnością stosowanego dotychczas sposobu przetopu miedzionośnego wsadu w piecu szybowym jest niedostateczne odarsenowanie kamienia miedziowego, wskutek czego otrzymuje się zbyt wysoką zawartość arsenu w miedzi katodowej, co pogarsza jej jakość.

3 Zasadniczą przyczyną tego niekorzystnego zjawiska jest wprowadzany do wsadu pieca szybowego wysokoarsenowy żużel konwertorowy otrzymywany ze świeżenia stopu miedź-ołów-żelazo zawierający około 0,3% arsenu. Zawarty w tym żużlu arsen występujący w postaci nielotnego pięciotlenku arsenu podczas procesu przetopu przechodzi w dużej części do kamienia powodując pogorszenie produktu finalnego. Z polskiego opisu patentowego nr znany jest sposób przerobu koncentratów miedziowych w piecu szybowym polegający na wprowadzaniu do wsadu niewielkiej ilości żużla sodowego powstającego przy odzysku ołowiu z pyłów z pieców szybowych i konwertorów do produkcji miedzi. Żużel sodowy zawierający 6-16% wagowych tlenku sodowego kruszy się i rozsiewa na frakcję o ziarnistości powyżej 20 mm oraz frakcję o ziarnistości poniżej 20 mm. Frakcję o ziarnistości poniżej 20 mm rozdrabnia się dalej do ziarnistości poniżej 5 mm, łączy z drobnoziarnistym koncentratem miedziowym oraz pyłami zwrotnymi z pieca szybowego i zbryla, a frakcję o ziarnistości mm w ilości 0, 3-2 % wagowych w stosunku do ilości koncentratu miedziowego wraz ze zbrylonym koncentratem miedzi, koksem w ilości 5-15% wagowych i kawałkowym żużlem konwertorowym ze świeżenia kamienia miedziowego wprowadza się do pieca szybowego i poddaje topieniu. Alternatywny sposób według wymienionego opisu patentowego polega na tym, że całość żużla sodowego rozdrabnia się do ziarnistości poniżej 5 mm i w ilości 0,4-2,5% wagowych miesza się z drobnoziarnistym koncentratem miedzi oraz pyłami zwrotnymi z pieca szybowego. Równocześnie żużel konwertorowy otrzymywany w procesie świeżenia kamienia miedziowego rozdrabnia się mechanicznie lub przez granulację wodą i rozsiewa na sicie o oczkach nie większych niż 5 mm. Nadziarno albo zawraca się do rozdrabniania albo wprowadza bezpośrednio do pieca szybowego, natomiast podziarno miesza się z uprzednio sporządzoną mieszaniną żużla sodowego z koncentratem miedzi. Do tak sporządzonej mieszaniny dodaje się 7-14% wagowych zagęszczonego ługu posulfitowego, suszy się do zawartości 3-8% wody i zbryla. Zbryloną mieszaninę wraz z koksem w ilości 5-15% wagowych i ewentualnie nadziarnem żużla konwertorowego wprowadza się do pieca szybowego, topi, a następnie spuszcza do odstojnika, gdzie kamień miedziowy i żużel rozdzielają się. Niedogodnością tego sposobu jest konieczność rozdrabniania frakcji poniżej 20 mm żużla sodowego do ziarnistości poniżej 5 mm, a następnie jej brykietowania łącznie z koncentratami miedzi, co powoduje znaczny wzrost kosztów tej operacji przygotowania wsadu. Ponadto udział drobnej frakcji żużla sodowego w brykietowanej mieszaninie powoduje pogorszenie jakości brykietów, co ujemnie wpływa na wydajność przetopu i zużycie koksu. Jest to szczególnie uciążliwe w odmiennym sposobie według wymienionego opisu patentowego, gdzie całość żużla sodowego i konwertorowego ze świeżenia kamienia miedziowego rozdrabnia się do ziarnistości poniżej 5 mm i brykietuje z koncentratem miedzi. Sposób według wynalazku polegający na tym, że koncentrat miedzi, a także żużel konwertorowy, koks oraz żużel sodowy powstający przy odzysku ołowiu z pyłów szybowych i konwertorowych wychwytywanych w procesach produkcji miedzi, wprowadza się do pieca szybowego i poddaje topieniu, a uzyskany top spuszcza się do odstojnika, gdzie następuje oddzielenie kamienia miedziowego od żużla szybowego, charakteryzuje się tym, że żużel sodowy wprowadza się do pieca szybowego w mieszaninie z żużlami konwertorowymi ze świeżenia kamienia miedziowego oraz stopu miedź-żelazo-ołów, przy czym żużel sodowy w postaci odlewów i/lub w postaci rozdrobnionej, pochodzący z bieżącej produkcji i zapasów z hałdy, zalewa się w dołach żużlowych ciekłym żużlem konwertorowym w stosunku wagowym od 1 : 2 do 1 : 14, po czym studzi i rozdrabnia. Tak uzyskaną mieszaninę w ilości 8-21% wagowych w stosunku do ilości sbrykietowanych koncentratów miedzi wprowadza się do pieca szybowego i proces topienia prowadzi się przy udziale koksu wynoszącym wagowo 4-12% w stosunku do ilości koncentratów miedzi i intensywności dmuchu powietrza wynoszącym m3 na 1 m2 powierzchni przekroju pieca na poziomie dysz na minutę z wydajnością nie przekraczającą 90 Mg wsadu miedzionośnego na 1 m2 powierzchni przekroju pieca na poziomie dysz na dobę.

4 Po stopieniu spływający do odstojnika top ulega rozdzieleniu na kamień i żużel odpadowy. Proces oddzielenia kamienia od żużla w odstojniku prowadzi się przy zachowaniu grubości warstwy żużla nie mniejszej niż 0,5 m. Taki sposób postępowania wpływa nieoczekiwanie korzystnie na proces oddzielenia się kamienia miedziowego od żużla prowadząc w efekcie do otrzymania żużla szybowego o znacznie niższej zawartości miedzi i srebra oraz kamienia o obniżonej zawartości arsenu. Korzystny wpływ na przebieg procesu ma głównie sposób przygotowania żużla sodowego i żużli konwertorowych do przetopu oraz odpowiednie, zgodne z wynalazkiem, prowadzenie procesu topienia oraz oddzielania kamienia od żużla w odstojniku. Wprowadzanie żużli konwertorowych do pieca w postaci mieszaniny z żużlem sodowym, uzyskiwanej przez zalewanie żużla sodowego ciekłymi żużlami konwertorowymi wpływa na poprawę warunków topienia, powodując równomierny bieg pieca, zmniejszenie zużycia koksu oraz zmniejszenie ilości rozpuszczonej w żużlu miedzi utlenionej. Poza tym zmieszanie żużli konwertorowych z żużlem sodowym poprzez zalewanie powoduje zwiększenie bezpośredniego kontaktu siarczków metali zawartych w żużlu sodowym z nielotnym pięciotlenkiem arsenu występującym w żużlach konwertorowych umożliwiając jego nasiarczanie i odpędzanie z pyłami w postaci lotnego siarczku arsenu. W efekcie powoduje to zmniejszenie zawartości arsenu w kamieniu, a przez to polepszenie jakości finalnego produktu huty, to jest miedzi katodowej. Sposób według wynalazku przyczynia się do znacznego ograniczenia strat miedzi i srebra w procesie wytopu kamienia miedziowego, polepszenia jakości miedzi katodowej i jednocześnie umożliwia odzyskanie z żużla sodowego miedzi i srebra, które to metale w procesie przetopu przechodzą do kamienia miedziowego. Poniższe przykłady bliżej objaśniają sposób według wynalazku. Przykład I. Żużel sodowy zawierający wagowo: 5,9% sodu; 26% żelaza; 16% siarki; 3,8% miedzi; 7% ołowiu; 6,3% cynku; 0,20% arsenu i 0,0085% srebra ładuje się do dołów żużlowych i zalewa żużlem konwertorowym zawierającym wagowo: 15,1% miedzi; 31,5% żelaza; 0,6% siarki; 12,5% ołowiu; 1,2% cynku; 0,004% srebra i 0,31% arsenu w stosunku wagowym żużel sodowy : żużel konwertorowy = 1 : 4. Po zakrzepnięciu i pokruszeniu za pomocą koparki, mieszaninę żużla konwertorowego i sodowego w ilości 14% wagowych w stosunku do brykietów z koncentratów miedzi zawierających wagowo: 20,2% miedzi; 4,1% żelaza; 8,4% siarki; 17,2% krzemionki; 6,3% tlenku wapnia; 4,1% tlenku magnezu; 7,3% tlenku glinu; 8,1% węgla organicznego; 0,035% srebra i 0,18% arsenu wraz z koksem w ilości 7,5% wagowych w stosunku do ilości brykietów ładuje się do pieca szybowego, gdzie materiały topi się przy dmuchu powie trza w ilości 58 m3 na 1 m2 powierzchni przekroju pieca na poziomie dysz na minutę z wydajnością 81 Mg wsadu miedzionośnego na 1 m2 powierzchni przekroju pieca na poziomie dysz na dobę, uzyskując top o temperaturze 1580 K spływający do odstojnika, w którym następuje oddzielanie kamienia od żużla przy zachowaniu warstwy żużla o grubości w zakresie od 0,6-1,0 m. W wyniku tak prowadzonego procesu uzyskuje się kamień miedziowy zawierający wagowo: 58,5% miedzi; 22,5% siarki; 10% żelaza; 0,093% srebra i 0,10% arsenu oraz żużel szybowy zawierający 0,36% miedzi i 0,0019% srebra. Przykład II. Żużel sodowy zawierający wagowo: 6,4% sodu; 24% żelaza; 14,5% siarki; 3,6% miedzi; 6,5% ołowiu; 5,7% cynku; 0,19% arsenu i 0,0093% srebra, ładuje się do dołów żużlowych i zalewa żużlem konwertorowym zawierającym wagowo: 12,2% miedzi; 0,003% srebra i 0,27% arsenu w stosunku wagowym żużel sodowy : żużel konwertorowy - 1 : 7. Po zakrzepnięciu i pokruszeniu za pomocą koparki, mieszaninę żużla konwertorowego i sodowego w ilości 16% w stosunku do brykietów z koncentratów miedzi zawierających wagowo: 21,1% miedzi; 4,4% żelaza; 8,1% siarki; 16,2% krzemionki; 6,1% tlenku wapnia; 4,2% tlenku magnezu; 7,2% tlenku glinuj 8,2% węgla organicznego; 0,027% srebra i 0,16% arsenu, wraz z koksem w ilości 7,2% wagowych w stosunku do ilości brykietów ładuje się do pieca szybowego,

5 w którym materiały te topi się przy dmuchu powietrza 62 m3 na 1 m2 powierzchni przekroju pieca na poziomie dysz na minutę z wydajnością 84 Mg wsadu miedzionośnego na 1 m2 powierzchni przekroju pieca na poziomie dysz na dobę, uzyskując top o temperaturze 1595 K spływający do odstojnika, w którym następuje oddzielanie kamienia od żużla przy zachowaniu warstwy żużla o grubości w zakresie od 0,7-1,1 m. W wyniku procesu uzyskuje się kamień miedziowy zawierający wagowo 59,1% miedzi; 21,9% siarki; 11% żelaza; 0,081% srebra i 0,12% arsenu oraz żużel szybowy zawierający 0,38% miedzi, 0,002% srebra.

6 Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena zł