DE1558425B1

DE1558425B1 - Verfahren zur kontinuierlichen extraktion von kupfer aus geschmolzenen eisensilikatschlacken

Info

Publication number: DE1558425B1
Application number: DE19671558425
Authority: DE
Inventors: Frank Ajersch; Themelis Nickolas John; Paul Spira
Original assignee: Noranda Inc
Current assignee: Noranda Inc
Priority date: 1966-04-15
Filing date: 1967-04-14
Publication date: 1973-10-31
Also published as: BE697000A; DE1558425C2; JPS4829961B1; FI49630C; GB1176655A; US3506435A; FI49630B

Description

3 4

Dieser Figur ist zu entnehmen, daß es zur Ernie- wie beispielsweise in einem üblichen Trommelkondrigung des Kupfergehaltes einer Schlacke auf einen verier. Der jeweilige Ofen ist mit einem oder mehvorbestimmten Wert notwendig ist, diese Schlacke reren Gasbrennern ausgestattet, welche das Bad in mit Stein mit einem Kupfergehalt unter einer be- geschmolzenem Zustand halten und eine teilweise stimmten oberen Grenze in Berührung zu bringen. 5 reduzierende oder inerte Atmosphäre ergeben, so Ähnliche Diagramme können für andere in Schlacke daß eine zu starke Bildung von Magnetit während vorliegende Metalle, insbesondere für Nickel und des Extraktionsverfahrens verhindert wird.
Kobalt, aufgezeichnet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des

Beispielsweise kann man aus einer Konverter- erfindungsgemäßen Extraktionsverfahrens wird das schlacke, die über 1 °/o Kupfer enthält, unter Verwen- io Extraktionsgefäß zuerst mit Schwefelkies beschickt, dung von Kupferstein so lange Kupfer extrahieren, der in den Zustand von geschmolzenem Eisen(II)-bis der Gehalt im Kupferstein beispielsweise 30% sulfid gebracht wird. Dann wird kupferhaltige Eisenbeträgt, bevor der Kupferstein aus dem Extraktions- silikat-Schlacke zugesetzt, worauf die Gesamtbegefäß entfernt wird. Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß Schickung auf etwa 1230⁰C erhitzt wird. Anschlieder Restkupfergehalt in der Schlacke etwas über 15 ßend werden Luft oder Dampf oder ein Gemisch 0,3 °/o liegt. aus Dampf und Propan oder Stickstoff durch ent-

Vorzugsweise sollte die erfindungsgemäß zu extra- sprechend angeordnete Winddüsen oder Lanzen in hierende Schlacke einen sehr geringen Gehalt an die Sulfidschicht eingeblasen. Das Blasen wird wäh-Magnetit aufweisen. Der Magnetitgehalt der Schlacke rend einer Zeitspanne von 2 bis 3 Minuten durchgekann in einem getrennten Gefäß vor der Extraktion 20 führt, worauf die Schmelze absitzen gelassen wird, oder in dem eigentlichen Extraktionsgefäß vor oder Nach einem 20 bis 25 Minuten dauernden Absetzen während der Extraktion in bekannter Weise vermin- wird die Schlackenschicht abgezogen. Dann wird eine dert werden. frische Eisensilikat-Schlackencharge zugeführt, wor-

Obwohl die erfindungsgemäße Extraktion in der auf das Blasen und Absetzen wiederholt werden. Der Weise durchgeführt werden kann, daß man die beiden 25 V2Stündige Zyklus kann beliebig oft wiederholt werflüssigen Chargen in Berührung miteinander stehen den. Dabei steigt der Kupfergehalt des Eisensulfids läßt, ist es zweckmäßig, beispielsweise durch Rühren allmählich an. Das Verfahren kann so lange fortgedie wirksame Kontaktfläche der beiden Chargen zu setzt werden, bis der Gehalt an extrahiertem Kupfer erhöhen, da auf diese Weise die Extraktionsgeschwin- in der Sulfidschicht auf 10 °/o oder mehr angestiegen digkeit erhöht werden kann. Dem Rühren äquivalente 30 ist. Die Extraktionsdauer richtet sich auch danach, Maßnahmen sind ferner ein Schütteln oder Drehen wie weit die Eisensilikat-Schlacke an Kupfer abgedes Gefäßes, in dem die Extraktion durchgeführt reichert werden soll. Es kann erforderlich sein, friwird. Vorzugsweise erfolgt eine Vermischung der zwei sehen Schwefelkies dem Bad in Abständen zuzu-Chargen dadurch, daß durch Düsen oder Lanzen geben, um den durch Oxydation in Eisenoxyd überLuft oder Dampf oder ein Inertgas, beispielsweise 35 führten Schwefelkies zu ersetzen. Die Zugabe von Stickstoff, oder in noch bevorzugterer Weise ein re- Schwefelkies kann beispielsweise während des Verduzierendes Gas, in die flüssige Masse eingeblasen mischens durch Einblasen durch die Lanzen oder wird. Bei Verwendung eines reduzierenden Gases, Winddüsen mit irgendeinem der Gase, die zum Bewie beispielsweise eines Gemisches aus Dampf und wegen des Bades verwendet werden, erfolgen. Die Propan, wird der Vorteil erzielt, daß eine gleichzei- 4° Sulfidschicht kann aus dem Extraktionsgefäß abgetige Reduktion des Magnetitgehaltes der Schmelze zogen und in der üblichen Weise zur Gewinnung des bewirkt wird. Es können auch Pyrite mit einem der Kupfers aufgearbeitet werden,
genannten Gase eingeblasen werden, um den Gehalt Wahlweise kann der Schwefelkies in einem ge-

an Magnetit zu vermindern. Jedes feste, flüssige oder trennten Ofen geschmolzen werden, um geschmolgasförmige Reduktionsmittel kann verwendet werden. 45 zenes Eisen(II)-sulfid zu bilden. Dieses Eisensulfid Beispielsweise können Gemische aus Luft oder kann dann anschließend in das Extraktionsgefäß einDampf mit pulverisierter Kohle oder mit Heizöl ver- geführt werden, bevor eine Eisensilikat-Schlacke zuwendet werden. Nach dem Vermischen werden die gegeben wird.

zwei Schichten sich trennen gelassen. Bei einem Die sehr große Kupferextraktionsgeschwindigkeit,

Durchmischen der Schmelze kann die ganze Extrak- 50 die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen tion, d. h. das Durchmischen und das Absetzen, in- Verfahrens erzielt wird, gestattet die Verarbeitung nerhalb von 20 bis 30 Minuten durchgeführt werden. großer Volumina an Eisensilikat-Schlacke in verhält-Im allgemeinen muß das Durchmischen nur während nismäßig kleinen Öfen, so daß das erfindungsgemäße einer relativ kurzen Zeitspanne, beispielsweise wäh- Verfahren auch im Hinblick auf die Tatsache, daß rend einer Zeitspanne von 2 bis 3 Minuten, durch- 55 erhebliche Gehalte an Kupfer aus der Schlacke exgeführt werden. Auf diese Weise können kupfer- träniert werden können, von erheblichem wirtschafthaltige Eisensilikat-Schlacken in weniger als 30 Mi- liehen Interesse ist.

nuten auf einen Gehalt von 0,1 % Kupfer abgerei- Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung,

chert werden.

Die Temperatur der Schmelze sollte während der 60 Beispiel 1
Extraktion derart eingestellt werden, daß eine fließfähige Schmelze vorliegt, die das Vermischen und die Extraktionsofen 4 · 9,1 m, Konverter

Trennung der zwei flussigen Phasen ermöglicht. Im _mit ölbrenner und

allgemeinen ist eine Temperatur von etwa 123O⁰C Winddüsen

zufriedenstellend. 65 . ..._1/(,.,

Die Extraktion kann in jedem geeigneten Gefäß Heizolzufuhr zum Brenner .. 4551/Std.
oder Ofen durchgeführt werden. Vorzugsweise er- ^{Dem ofen} zugeführtes FeS .. 75 Tonnen/Tag
folgt die Extraktion in einem zylindrischen Kippofen, Volumen der FeS-Schicht... 16 m^s

5 6

Tiefe der FeS-Schicht 76 cm Kupfergehaltes der Schlacke, die bei einem großen

Dem Ofen zugeführte Schlacke 60 Tonnen/Charge Schlackenvolumen schnell erzielt wird.

Volumen der Schlackenschicht 15 m³ Beispiel3 Tiefe der Schlackenschicht .. 49 cm _{5 In einem ofen werden verscmedene} Schlacken-Anzahl der Schlackenchargen 50 pro Tag Chargen, die 0,35% Kupfer enthalten (11,3 kg) mit Durchschnittliche Zeit einem Stein (6,8 kg) mit einem geringen Kupferge-

pro Charge 30 Minuten halt in der Weise vermischt, daß in das Bad durch

Gesamte behandelte Schlacke 3000 Tonnen pro Tag eine Lanze während einer Zeitspanne von 15 Minu-

Durchschnittlicher anfäng- ¹⁰ _T ^ten Stickstoff eingeblasen wird worauf absitzen ge-

_v , _v f uuA lassen wird. Bei emem Gehalt des Sterns von weni-

Schlacke ^Γ 0 37 o/o 8^{er ds l0}/« Kupfer wird der Kupfergehalt der

,.""■ ' ° Schlacke auf weniger als 0,10% vermindert. Bei

Durchschnittlicher Endkup- _{einem Gehalt des Steins von 8}o/_o Kupfer fällt das fergehalt der Schlacke .... 0,12 % _{lfi Kupfer von} 0,45 o/_{o vor} dem Blasen auf 0,23 % 15 Mi-Anfänglicher Kupfergehalt nuten nach dem Blasen sowie auf einen Endwert von

des FeS — 0,15% nach 30 Minuten.

Endkupfergehalt des FeS ... 10 % Bei einem weiteren Versuch wird das Blasen wäh-

Kupferausbeute 7,5 Tonnen/Tag ^{rend eiQ}er Zeitspanne von 5 Minuten unter Verwen-

Gewicht von Schlacke/ ^{ao dung von zwei Lanzen} durchgeführt. Das Einblasen erGewicht des Kupfersteins 40 · 1 ^{folgt in die SteinscMcht}= die hauptsächlich aus 340 kg ^F ... Schwefelkies besteht. Die Dicke der Steinschicht be-Die folgenden Beispiele erläutern die Ausfüh- trägt etwa 11,4 cm, die Schlacke besitzt die gleiche rungsformen der Erfindung. Dicke (Schlackengewicht=454 kg). Der Kupfergehalt

25 des Steins beträgt 5%, während der Kupfergehalt

Beispiel 2 _der Schlacke zu 0,26% ermittelt wird. Das zum 35 Tonnen Schwefelkies werden in einem ölbe- Blasen verwendete Gas ist ein Gemisch aus Dampf feuerten Trommelkonverter geschmolzen, wobei etwa und Propan. 90 Minuten nach Beendigung des BIa-20 Tonnen eines geschmolzenen Steins mit 4,5% Cu sens ist der Kupfergehalt der Schlacke auf 0,16% und 63,1% Fe bei einer Temperatur im Bereich 30 verringert, während nach 36 Minuten der Kupfergevon 1093 bis 1232° C erhalten werden. Eine halt auf 0,09 % abgefallen ist. Ein zusätzliches zwei-Pfanne (13 Tonnen) Konverterschlacke (Cu=1,6%, maliges Blasen mit einer Zeitdauer von jeweils SiO₂=30,0%) wird zugegeben. Nach einem 17Mi- 15 Minuten ändert diesen Endwert des Kupfergenuten dauernden Absetzen wird dem Bad eine Probe hartes der Schlacke praktisch nicht, woraus hervorentnommen, deren Kupferanalyse einen Wert von 35 geht, daß eine Blaszeit von weniger als 5 Minuten 0,31% ergibt. Daraus geht hervor, daß allein das ausreicht, um einen innigen Kontakt zwischen der Gießen dazu ausreicht, um die Schlacke auf einen Schlacke und dem Stein zu erzielen, sehr niedrigen Kupfergehalt zu bringen. Dann wird Dieses Beispiel zeigt ebenfalls die rasche Herabwährend einer Zeitspanne von 5 Minuten Luft durch Setzung des Kupfergehaltes einer Flammofenschlacke das Bad in einer Menge von 198 m^s/Minute geblasen. 40 unter Verwendung eines geringwertigen Kupfersteins. Eine Analyse des Bades zeigt einen Kupfergehalt von „ . . ₁ . 0,24%. Nach weiterem 15 Minuten dauernden Ab- .Beispiel 4 setzen enthält die Schlacke 0,18 % Kupfer. Eine Bei der Durchführung einer anderen Versuchsreihe Probe der abgeschöpften Schlacke ergibt einen werden etwa 340 g Schlacke (2,2% Cu) und etwa Kupfergehalt von 0,21 %. Der im Konverter ver- 45 340 g Stein (5 % Cu) getrennt in einem gasbefeuerten bleibende Stein enthält 5,6% Kupfer. Nach dem Ofen geschmolzen, worauf die Schlacke durch den Abziehen der Schlacke werden weitere zwei Pfan- Stein gegossen wird. In die Schlacke wird Va Minute nen (26 Tonnen) Konverterschlacke (Cu=1,0%, lang Stickstoff geblasen. Nach 30 Minuten ergibt eine SiO₂=29,5%) dem Bad zugesetzt. Nach einem Schlackenprobe einen Gehalt von 0,16% Cu. Die 15 Minuten dauernden Absetzen enthält die Schlacke 50 Schlacke wird dann von dem Stein abgetrennt. 0,43 % Kupfer, woraus wiederum die günstige Wir- Weitere 340 g Schlacke werden in den Stein gegoskung des Eingießens der Schlacke in den Stein er- sen, worauf die Schlacke wie vorher während einer sichtlich ist. In das Bad wird dann während einer Zeitspanne von V2 Minute mit Stickstoff verblasen Zeitspanne von 5 Minuten Luft in einer Menge von wird. Nach 30 Minuten ergibt eine Schlackenprobe 255 m³/Minute eingeblasen. 60 Minuten nach dem 55 einen Gehalt von 0,19 % Cu. Die Schlacke wird Blasen ergibt eine Probe der Schlacke einen Kupfer- wiederum vom Stein abgetrennt, worauf der Stein gehalt von 0,35 %. zur Behandlung einer dritten Schlackencharge ein-Bei der Durchführung eines weiteren Versuchs gesetzt wird, die auf einen Kupfergehalt von 0,23 % wird eine Pfanne (13 Tonnen) Konverterschlacke gebracht wird. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der (Cu=0,93%, SiO₂=33,2%) in eine Schlacke in 60 Kupfergehalt im Stein 12,9%. Sechs Schlackenchareinem ölbefeuerten Trommelkonverter gegossen. Luft gen werden nacheinander mit dem gleichen Stein in wird während einer Zeitspanne von 5 Minuten in der beschriebenen Weise behandelt. Am Ende des das Bad in einer Menge von 170 m³/Minute einge- 6. Reinigungszyklus beträgt der Gehalt des Steins an blasen. 20 Minuten nach dem Blasen zeigt eine Kupfer 22,5%, während der Kupfergehalt der Probe der Schlacke einen Kupfergehalt von 0,42%. 65 Schlacke zu 0,29 % ermittelt wird. Der Stein weist einen Kupfergehalt von 26,1 % und Bei der Durchführung einer weiteren Versuchsreihe einen Eisengehalt von 45,1 % auf. wird eine Steincharge nacheinander bei einem unge-Dieses Beispiel zeigt deutlich die Herabsetzung des fähren Gewichtsverhältnis von 1:1 mit 10 Schlacken-

Chargen, die jeweils 1,4 ⁰Zo Kupfer enthalten, zusammengebracht. Der Stein enthält ursprünglich 5 ⁰Zo Cu. Nach dem 10. Reinigungszyklus ist der Kupfergehalt auf 28,9 ⁰Zo gestiegen, während der Kupfergehalt der Schlacke auf 0,28⁰Zo abgefallen ist. In der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben werden vier Chargen Flammofenschlacke mit einem Gehalt von

0.31⁰Zo Kupfer auf einen Gehalt von 0,12⁰Zo Kupfer oder weniger mit einer Steincharge mit sehr geringem Kupfergehalt gebracht.

Dieses Beispiel zeigt, daß bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine einzige Steincharge zur aufeinanderfolgenden Reinigung vieler Schlackenchargen eingesetzt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 544/169

Claims

müssen zu seiner Ausführung aufeinanderfolgende Patentansprüche: Chargen an Sulfidmaterial verwendet werden, um eine gegebene Charge an Eisensilikatschlacke an den

1. Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion genannten Elementen abzureichern. Dieses Verfahvon Kupfer aus geschmolzenen Eisensilikat- 5 ren hat daher auf Grund seiner Unwirtschaftlichkeit schlacken durch Kontaktieren der geschmolzenen keinen Eingang in die Technik gefunden. Eisensilikatschlacke mit einem geschmolzenen Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, Sulfidmaterial, in welchem das Kupfer löslicher ein kontinuierlich durchzuführendes Verfahren zur als in der Schlacke ist, und durch Abtrennen der Exaktraktion von Kupfer aus Eisensilikatschlacken extrahierten Schlacke von dem Sulfidmaterial, io unter Verwendung eines geschmolzenen Sulfidmatedas mit Kupfer angereichert ist, dadurchge- rials zu schaffen. Diese Aufgabe wird bei einem Verkennzeichnet, daß aufeinanderfolgende fahren der eingangs geschilderten Gattung in über-Schlackenchargen mit einer einzigen Charge aus raschender Weise dadurch gelöst, daß aufeinandergeschmolzenem Eisensulfid, Kupfersulfid oder folgende Schlackenchargen mit einer einzigen Charge Kupferstein ohne Zusatz von metallischem Eisen 15 aus geschmolzenem Eisensulfid, Kupfersulfid oder extrahiert werden, bis der Gehalt an Kupfer des Kupferstein ohne Zusatz von metallischem Eisen geschmolzenen Sulfidmaterials sich dem Kupfer- extrahiert werden, bis der Gehalt an Kupfer in dem gehalt der Schlacke im Gleichgewichtszustand geschmolzenen Sulfidmaterial sich dem Kupfergehalt nähert. der Schlacke im Gleichgewichtszustand nähert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 Es war äußerst überraschend, daß durch die erkennzeichnet, daß Pyrite dem geschmolzenen findungsgemäß durchgeführte Extration von aufein-Sulfidmaterial in bestimmten Intervallen züge- anderfolgenden Schlackenchargen mit einer einzigen ä setzt werden. Charge aus dem geschmolzenen Sulfidmaterial eine

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch Anreicherung an Kupfer in dem Sulfidmaterial und gekennzeichnet, daß die Mischung aus geschmol- 25 eine erhebliche Abreicherung an Kupfer in dem extrazenem Sulfidmaterial und Schlackencharge ge- Inerten Schlackenmaterial erfolgt, da auch in den rührt wird, insbesondere unter Verwendung einer USA.-Patentschriften 2035 016 und 1 822588 Verausreichenden Menge eines reduzierenden Gases. fahren, Schlacke und Sulfidmaterial, insbesondere

Kupferstein, miteinander zu verrühren, um in der

30 Schlacke enthaltenes Kupfer in das Sulfidmaterial zu

überführen, beschrieben werden, ohne daß dabei der

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinu- geringste Hinweis darauf zu finden ist, die an sich ierlichen Extraktion von Kupfer aus geschmolzenen wirtschaftlichste Methode anzuwenden, welche darin Eisensilikatschlacken durch Kontaktieren der ge- besteht, verschiedene aufeinanderfolgende Silikatschmolzenen Eisensilikatschlacke mit einem ge- 35 Chargen mit einer einzigen Sulfidmaterialcharge zu schmolzenen Sulfidmaterial, in welchem das Kupfer extrahieren. Es bestand offensichtlich im Hinblick auf löslicher als in der Schlacke ist, sowie durch Ab- die in den genannten Veröffentlichungen beschrietrennen der extrahierten Schlacke von dem Sulfid- benen Faktoren, welche die Verteilung des Kupfers material, das mit Kupfer angereichert ist. Insbeson- zwischen der Schlacke und dem Sulfidmaterial beeindere kommen als zu extrahierende Eisensilikat- 40 flüssen können, ein Vorurteil, mit einer einzigen SuI-schlacken Schachtofenschlacken sowie Flammofen- fidmaterialcharge mehrere Schlackenchargen zu exschlacken in Frage. tränieren. Insbesondere war es nicht vorauszusehen,

Aus »Chemisches Zentralblatt«, 1957, S. 12294, daß durch das Weglassen von nicht oxydiertem Eisen t Referat von R. Wagemann, und 1966, Heft 39, aus der zum Extrahieren verwendeten Sulfidcharge die * Referat 2486, sind bereits gewisse Zusammenhänge 45 ExtrahierfäMgkeit dieser Charge erheblich gesteigert zwischen dem Kupfergehalt in einer Eisensilikat- werden kann, da in der bereits erwähnten USA.-Paschlacke und einem mit dieser in Kontakt stehenden tentschrift 2 295 219 ein derartiger Zusatz als zur geschmolzenen Sulfidmaterial bekannt. Wie jedoch Verbesserung der Extrahierfähigkeit unbedingt notinsbesondere die Patentliteratur zeigt, hängt die Ver- wendig beschrieben wird.

teilung des Kupfers zwischen einer flüssigen Eisen- 50 Die Erfindung gestattet eine wirtschaftliche, in silikatschlacke und einem mit dieser in Kontakt großtechnischem Maßstab durchzuführende Extrakstehenden flüssigen Sulfidmaterial von einer Reihe tion von Kupfer aus Eisensilikatschlacke und stellt von Faktoren ab, beispielsweise von bestimmten EIe- daher eine wesentliche Bereicherung der Technik dar. menten sowohl in der Schlacke als auch in dem Beispielsweise vermag Eisenfulfid aus einer

Sulfidmaterial. 55 Flammofenschlacke mit einem Gehalt von 38% SiO₂

So beschreibt die USA.-Patentschrift 2 295 219 ein und 0,37% Cu ohne Mischen und Rühren den Verfahren zur Extraktion von bestimmten Metallen, Kupfergehalt der Schlacke auf 0,1 % herabzusetzen, wie Gold, Silber, Kupfer, Nickel und Kobalt, aus Kupfersulfid bewirkt eine Verminderung auf 0,7%. Eisensilikatschlacken unter Verwendung von Eisen- Verschiedene Sorten von Kupferstein mit geringem sulfid. Dieses nur chargenweise durchführbare Ver- 60 Kupfergehalt (größenordnungsmäßig 1%) vermögen fahren bedingt, daß das zur Extraktion verwendete beispielsweise den Kupfergehalt einer Flammofen-Eisensulfid einen Gehalt an nicht oxydiertem Eisen schlacke von 0,3% auf etwa 0,05% zu vermindern, aufweist, der 1 Atom Eisen pro Atom Schwefel über- wobei sich das Gleichgewicht meistens nach steigt. Eine gewisse »Eisenaktivität« wird zur erfolg- IV2 Stunden einstellt.

reichen Durchführung dieses Verfahrens als unbe- 6g Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher dingt notwendig angesehen. erläutert. Die Figur dieser Zeichnung stellt ein Dia-

Davon ganz abgesehen, daß dieses bekannte Ver- gramm dar, welches die Gleichgewichtsverteilung von fahren nur chargenweise durchgeführt werden kann, Kupfer zwischen Stein und Schlacke zeigt.