DE2417978B2 - Verfahren zur kontinuierlichen konvertierung von nichteisen-metallsulfidkonzentraten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Konvertierung von Nichteisen-Metallsulfidkonzentraten zu einem mindestens eisenarmen Stein, armer Schlacke und Schwefeldioxid und zur Gewinnung der Metalle durch Aufschmelzen der Konzentrate und des Zuschlags in einem langen, liegenden, gasdicht verschlossenen und um seine Längsachse verschwenkbaren Konverter, der im Bereich einer Stirnseite eine Austragsöffnung für das geschmolzene Metall und im Bereich der gegenüberliegenden Stirnseite eine Austragsöffnung für die Schlacke aufweist, durch die die Schlacke und das Produkt getrennt abgezogen werden, und Einblasen von Sauerstoff und Hilfsgasen in die Schmelze.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum kontinuierlichen Konvertieren von Kupfer-, Nikkei-, Kobalt- und bzw. oder Bleisulfiden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das kontinuierliche Schmelzen und Konvertieren

so sulfidischer Mineralien unter Bildung von Stein oder Metall ist ein seit langem bekanntes Verfahren. In der US-PS 5 96 992 aus dem Jahre 1898 ist ein Dreizonen-Schmelzverfahren bekannt, nach dem die Beschickung aufgeschmolzen, konvertiert und die Schlacke gedrückt wird. Das beschriebene Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Nichteisenmetallen (im folgenden NE) aus ihren sulfidischen Erzen besteht darin, daß man die sulfidischen Erze in einem Flammofen mit langem, schmalem und leicht geneigtem Boden kontinuierlich aufschmilzt. Der dabei erhaltene Stein fließt kontinuierlich in einen oder in mehrere voneinander getrennte, jedoch untereinander in Verbindung stehende und in einer Reihe am Ofenende stehende Konverter. Der abgeflossene Stein wird in den Konvertern stufenweise

(\s und kontinuierlich zum Metall verblasen. Das Metall wird abgezogen. Die dabei erhaltene reiche Schlacke fließt kontinuierlich im Gegenstrom zum Stein durch den Schmelzofen. Sie verarmt dabei durch den Kontakt

mit dem zunächst relativ armen Stein. Die Schlacke fließt dann in einen abgetrennten, jedoch zugänglichen Absetzbereich für die Schlacke am anderen Ofenende. Sie wird dort mit Holzkohle erhitzt und reduziert. Der Stein scheidet sich dabei ab und fließt in den Ofen zurück. Die gereinigte Schlacke wird ausgetragen.

Das Konzept der autogenen Herstellung von Kupferstein aus sulfidischen Mineralien wurde im Jahre 1915 in der US-PS 11 64 653 veröffentlicht. Nach diesem Verfahren wird trockenes feinverteiltes Kupfersulfidkonzentrat mit vorgewärmter Luft in einen Flammofen eingeblasen. Das Prinzip der Schlackenreinigung durch Waschen und Reduktion mit Eisensulfid ist in US-PS 14 16 262 und 15 44 048 beschrieben. Danach werden geschmolzene kupferhaltige Schlacken stufenweise durch gründliches Verrühren und Vermischen mit Pyrit gereinigt. Es entsteht ein relativ armer Stein oder Eisen. Anschließend läßt man unter Beruhigung die Schlacke absitzen.

In der US-PS 24 26 607 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen aus relativ reichen Schlacken beschrieben. In dieser Vorrichtung werden Brennstoff und Luft durch Winddüsen direkt in die Schlacken eingeblasen. Die Schlacken werden dadurch turbulent durchmischt und reduziert.

In der US-PS 35 42 350 ist ein leicht geneigter Trommelofen beschrieben, der lang genug ist, um im wesentlichen voneinander getrennte Bereiche zum kontinuierlichen Schmelzen und Raffinieren der Metalle zu schaffen.

Weitere Einzelheiten zur NE-Pyrometallurgie sind ferner den Forschungsberichten des U.S. Bureau of Mines zu entnehmen, beispielsweise dem 1973 erschienenen Forschungsbericht Nr. 7705 mit dem Titel »Autogenous Smelting of Copper Sulfide Concentrate«. In der US-PS 26 68 107 ist ein autogenes Verfahren zum Schmelzen sulfidischer Kupfer- und Nickelkonzentrate beschrieben. Die trocknen Sulfide werden dabei zusammen mit Sauerstoff und Zuschlag in eine gasdicht ummantelte Kammer eingeblasen. Stein oder Metall und Schlacke werden kontinuierlich hergestellt. Der Stein oder das Metall werden an einem Ende des Ofens ausgetragen. Die Schlacke wird am anderen Ofenende ausgetragen. Die reiche Schlacke, die am Ofenende mit dem reichen Stein anfällt, wird im Gegenstrom zu einem Stein- oder Metallfluß verarmt. Durch eine Herdschwelle wird die Schlackenschicht von der Steinschicht getrennt. Gewünschtenfalls kann die Schlacke dann vor dem Austrag abschließend durch Besprühen mit geschmolzenen Tröpfchen eines armen, eisensulfidreichen Steins abgeläutert werden. Das Ofenabgas weist einen hohen Schwefeldioxidgehalt auf.

In den US-PS 30 04 846, 30 30 201, 30 69 254, 34 68 629, 35 16 818, 36 15 361 und 36 15 362 ist die Konvertierung von sulfidischem Kupfer, Nickel und Blei zum Metall in Lanzenkonvertern beschrieben. Bei diesen Konvertern wird der Sauerstoff durch abwärts gerichtete Lanzen von oben her eingeblasen. Die nicht nur aas reinem Sauerstoff bestehenden und in ihren chemischen Zusammensetzungen genauestens überwachten und geregelten Arbeitsgasgemische werden bei genau geregelten Temperaturen entweder auf die Oberfläche der Schmelze aufgeblasen oder aber durch die Oberfläche hindurch direkt in die Schmelzen cingeblasen.

Bei den in den genannten Druckschriften beschriebenen Verfahren isi es dabei erforderlich, »zur Gewährleistung einer leistungsfähigen und wirksamen Phnsenbe-

rührung Gas/fest/flüssig im gesamten Bad eine ausreichend starke Durchmischung herzustellen, so daß eine wirksame Entfernung des Eisens, Schwefels und der Verunreinigungen gefördert wird«. Weiterhin wird nachdrücklich auf »die außerordentliche Bedeutung und die Notwendigkeit in Verbindung mit der in der Schmelze im Herd eingeführten starken Turbulenz« hingewiesen. Durch die Anwendung des Prinzips der turbulenten Schmelze werden »die Wärmeübertragung verstärkt, die resultierende chemische Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, die Zusammensetzungsgradienten innerhalb jeder Phase auf ein Minimum gesenkt und die Diffusionsschwellen zwischen der Schlacke und der sulfidischen Phase spürbar vermindert«.

In einem Aufsatz mit dem Titel »A Survey of the Thermodynamics of Copper Smelting« (Transactions AIME, 188) wird das Schmelzen und Konvertieren gemischter Kupfer- und Eisensulfide unter Bildung von Rohmetall und verarmter Schlacke physikochemisch analysiert. Diese Untersuchungen lassen sich dahingehend zusammenfassen, daß »die chemischen Aktivitäten von Sauerstoff ur.d Schwefel die beiden wichtigsten thermodynamischen Einflußgrößen dieses Kupferschmelzverfahrens sind«. Dem Aufsatz sind weiterhin quantitative Beispiele zu entnehmen, die zeigen, daß die Herstellung von Rohmetall und verarmter Schlacke aus Sulfidkonzentraten als ein Verfahren »fortschreitender und gesteuerter Oxidation« in einer »Folge von Stufen« betrachtet werden kann. Die veröffentlichten thermodynamischen Berechnungen enthalten numerische Abschützungen der Sauerstoff- und Schwefelaktivitäten beim herkömmlichen Kupferschmelzen, Kupferkonvertieren und Schmelzraffinieren. Der Druckschrift ist weiterhin zu entnehmen, daß die für diese Verfahren typischen Stein-Schlacken-Systeme »gewaltigen Änderungen des Sauerstoffpartialdrucks« ausgesetzt sind. Diese Druckänderungen können einen Faktor in der Größenordnung von 10^b aufweisen. Diese Änderungen können zur Steuerung der stöchiometrischen Verhältnisse im Stein und in der Schlacke, zur Steuerung der Betriebstemperaturen, der Magnetitbildung und der Schlackenverluste eingesetzt werden.

Weitere Druckschriften enthalten Angaben über die Sauerstoff- und Schwefelaktivitäten in Steinen und Schlacken innerhalb breiter Konzentrations- und Temperaturbereiche in Schmelz- und Konvertierungssystemen Kupfer und Eisen enthaltender sulfidischer Systeme.

Zur Lösung der in der Praxis auftretenden Schwierigkeiten bei der pyrometallurgischen Umwandlung vor Sulfidkonzenitraten in Metalle im Rahmen kontinuier lieh durchgeführter Verfahren sind in jüngster Zeit eine Reihe von Druckschriften erschienen (beispielsweise US-PS 33 26 671, 35 42 352 und 36 87 656). Keines dei bekannten Verfahren kann jedoch die teils entscheiden den Hindernisse auf dem Weg zu einer erfolgreicher wirtschaftlichen Verfahrensführung in toto überwinden.

In der US-PS 33 26 671 müssen bei der Verfahrens führung Beschränkungen und Komplikationen durcl das Dreizonenkonzept in Kauf genommen werden, da in dem dort beschriebenen Herd nach einem Vcrfahrei mit abwärts gerichteten Lanzen durchgeführt wird.

In der US-PS 35 42 352 werden der Stein und di Schlacke im Gleichstrom geführt. Der Blasbereich de Spursteins, im dem eine hohe Sauerstoffaktivität un< eine niedrige Eisenaktivität essentiell sind, ist der Bereich, in dem die Schlacke reduziert wird und in der eine nicdrice Siiiierstoffaktivitiit und eine hohe Kisensu

fidaktivität essentiell sind, unmittelbar benachbart. Dieses Verfahren weist Nachteile auf, die für die zur Zeit in der industriellen Produktion eingeführten Verfahren typisch sind. Vor allem gleicht die nach der genannten Druckschrift verwendete Vorrichtung dem herkömmlichen Pierce-Smith-Konverter.

In der US-PS 36 87 656 ist eine verwickelte Folge halbkontinuierlicher Verfahrensschritte in einer aus mehreren Kammern bestehenden Vorrichtung beschrieben. Das Verfahren ist im wesentlichen durch abwärts gerichtete Lanzen gekennzeichnet.

Schließlich ist ein Verfahren bekannt, bei dem drei voneinander getrennte, jedoch miteinander in Verbindung stehende unabhängige Öfen zum kontinuierlichen Schmelzen, Konvertieren und Schlackenreinigen verwendet werden. Auch bei diesem Verfahren werden die abwärts gerichteten Lanzen verwendet. Auch dieses Verfahren weist die üblichen Nachteile des Standes der Technik auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Konvertierung von NE-Metallsulfidkonzentraten zu einem mindestens eisenarmen Stein oder zum Metall, armer Schlacke und Schwefeldioxid und zur Gewinnung der Metalle zu schaffen. Dieses Verfahren soll den Stand der Technik verbessern, insbesondere eine einfache wirtschaftliche und zuverlässige Verfahrenssteuerung ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man an über die Länge des Konverters abgestuft verteilten Stellen kontinuierlich die Sulfidkonzentrate, den Zuschlag, technischen Sauerstoff, Schwefeldioxid, Wasserdampf und ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel aufgibt, daß man einen wesentlichen Teil des Sauerstoffs zusammen mit einem Schutzfluid kontinuierlich durch Einblasdüsen einbläst, die in an sich bekannter Weise unter der Oberfläche der Schmelze das feuerfeste Futter des Konverters durchdringend angeordnet sind, und daß man die Gradienten der Temperatur, des Sauerstoffpotentials und der Metallsulfidaktivität in Richtung der Längsachse des Konverters unter Führung durch die Durchsatzleistungen der Sulfidkonzentrate, des Sauerstoffs, des Schwefeldioxids und der anderen Aufgaben so steuert, daß sich eine zum reichem Stein oder zum Metall führende Konvertierung gefolgt von einer Dekonvertierung, die zu einer metallarmen Schlacke führt, einstellen.

Gegenstand der Erfindung ist also ein kontinuierliches autogenes Mehrstufenverfahren zum Konvertieren von NE-Sulfiden in einem hin- und herschwenkbaren, langen, leicht geneigten, abgeschlossenen, kippbaren Ofen mit abgerundetem Querschnitt, aus dem das Rohmetall oder ein Stein mit niedrigem Eisengehalt an einem Ende und eine verarmte Silicatschlackc und ein schwefeldioxidreiches Abgas am anderen Ende ausgetragen werden. Die Sulfidskonzentrate, Zuschläge, technischer Sauerstoff, Schwefeldioxid, ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel und wahlweise andere Stoffe werden an bestimmten Beschickungsslellen in Stufen in den Ofen eingetragen, und zwar in der Weise, daß eine im Gegenstrom fließende Schmelze von Schlacke und Stein aufrechterhalten wird. Die Schlackenrcinigung wird durch eine Dekonvertierung bewirkt. Dabei entsteht ein relativ armer Reinigungsstein in der Schlackenschicht in situ, der anschließend von der Schlacke durch Absetzen getrennt wird. Zumindest der Hauntantcil des technischen Sauerstoffs wird kotinuierlieh durch Einblasdüsen in das Bad geblasen, die durch das feuerfeste Futter des Ofens hindurchragen und deren innere Mündung unter der Oberfläche der Schmelze liegt. Vorzugsweise wird der eingeblasene s Sauerstoff mit einem Schutzfluid umgeben. Durch das ständige Verschwenken des Konverters weht der eingeblasene und aufsteigende Gasstrom im Bad seitlich hin und her, so daß in der Schmelze eine Turbulenz und ein hervorragender Phasengrenzkontakt eingestellt

ίο wird. Das Abgas wird vorzugsweise im Kreis rückgeführt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein kontinuierliches autogenes Mehrstufengegenstromverfahren zum Konvertieren von Kupfer-,

is Nickel- oder anderen NE-Sulfidkonzentratcn und Zuschlagen zum Rohmetall oder eisenarmen Stein, verarmter Schlacke und Schwefeldioxid. Die Konvertierungsreaktion sind abschnittsweise über die Länge eines langsam hin- und herschwenkenden langen, leicht geneigten Ofens mit abgerundetem Querschnitt verteilt. Der Ofen weist eine einfache und symmetrische geometrische Konfiguration auf. Das Rohmetall oder der eisenarme Stein werden am einen Ofenende ausgetragen, während die an NE-Metall verarmte

is Schlacke am anderen Ofenende ausgetragen wird. Das schwefeldioxidreiche Abgas wird am Schlackenaustragsende des Ofens abgezogen. Die Sulfidkonzentrate, Zuschläge, der Sauerstoff, das Schwefeldioxid, Wasser, ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel und Eisensulfid werden über die Länge des Ofens verteilt an genau festgelegten Zwischenpunkten stufenweise aufgegeben Durch die stufenweise Aufgabe der Beschickung werden die für eine über die Länge des Konverters fortschreitende Oxidation essentiellen Bedingunger eingestellt. Im Bereich des Austragsendes des Ofens füt das Rohmetall oder den eisenarmen Stein erreicht die Sauerstoffaktivität in der Schmelze ihr Maximum. Sie muß hoch genug sein, um einen ausreichend niedriger Resteisengehalt im NE-Metall-Produkt zu gewährtet sten. Am Schlackenaustragsende des Ofens wird die Sauerstoffaktivität in der Schmelze durch Einblasen vor Schwefeldioxid gemeinsam mit einem kohlenstoffhaltigen Material auf ein Minimum gebracht. Beide Reaktionsgase reagieren mit dem Eisen(II)-oxid in dei Schlacke unter Umkehrung der Konvertierungsreaktion. Dabei wird in situ ein reinigendes NE enthaltende! Eisensulfid gebildet.

Ein wesentlicher Anteil des technischen Sauerstoff; wird durch Düsen in den Ofen geblasen, die sich durch

su das feuerfeste Futter des Ofens hindurch in der Ofeninnenraum erstrecken und deren öffnunger unterhalb der Oberfläche der Schmelze liegen. Währenc des Einblasens des Sauerstoffs in die Schmelze werder die Düsenköpfe und das Futtermaterial durch glcichzei

sä tig mit dem Sauerstoff eingeblasene Schutzfluidt geschützt. Die Schutzfluide werden entweder in Gemisch mit dem Sauerstoff oder den Sauerstoffstruh umhüllend eingeblasen. Durch das Einblasen de schutzgasisolierten Konvertsauerstoffs von unten her ii

(χι die Schmelze hinein senkrecht nach oben gerichte werden die Schlackenbildung, die Roststaubbildung, de Abbrand des Futters und andere Nachteile vermieder die beim Lanzenblasen von oben her in Kauf gcnommc werden müssen. Weiterhin wird durch diese Art de

i's Einblasens eine außerordentlich praktische und einfach Möglichkeit zur Steuerung der progressiven Konvertit rung ermöglicht. Dazu sind an sich bekannte außcro dentlich flexible und anpassungsfähige Vorrichtungc

ίο

zur Steuerung und Regelung der chemischen und physikalischen Systembedingungen für eine leistungsfähige Abstufung der Operationen in Richtung der Längsachse des Konverters vorgesehen.

Durch das Hin- und Herverschwenken des Konverters wehen die eingeblasenen aufsteigenden Gase durch die Schmelze hin und her. Dadurch werden stehende und unbewegte Zonen vermieden. Die Sulfidkonzentrate und die Zuschläge werden über die Oberfläche der Schmelze gleichmäßig verteilt. Gleichzeitig wird eine sorgsam gesteuerte Badturbulenz aufrechterhalten. Zur wirksamen Näherung an die Gleichgewichtsscheidung wird dadurch weiterhin ein enger Zwischenphasenkontakt gewährleistet. Außerdem wird durch die Verschwenkungen des Ofens das Fließen des Steins gefördert, nimmt der Futterabbrand ab und wird die Standzeit der Einblasdüsen verlängert.

Die Steuerung der Gradienten der Temperatur, des Sauerstoffpotentials und der Metallsulfidaktivität in Richtung der Längsachse des Konverters wird in einfacher und direkter Weise dadurch bewirkt, daß man die Durchsätze der Sulfidkonzentrate, des Sauerstoffs, des Schwefeldioxids, des Wassers, der Kohle und gegebenenfalls der anderen Beschickungen, wie beispielsweise eines gasförmigen Kohlenwasserstoffs, an ihren verschiedenen Aufgabepunkten nach Maßgabe der gewünschten physikochemischen Reaktionsbedingungen steuert. Dadurch wird keine mit Brennstoff gefeuerte Schmelzzone mit all ihren Nachteilen benötigt. Das Aufschmelzen der Sulfidkonzentrate und Zuschläge erfolgt sozusagen als Begleitvorgang zur Konvertierung. Zum Aufschmelzen wird die chemische Reaktionswärme der Konvertierung ausgenutzt. Das Aufschmelzen der Sulfidkonzentrate und Zuschläge kann dabei zum großen Teil bereits durch eine partielle Oxidation in der Schwebe der Sulfide in der Atmosphäre über der Schmelze erfolgen. Eine Frischzone ist nicht erforderlich, da nur ein Rohmetall oder ein eisenarmer Stein hergestellt werden. Das nach dem Verfahren der Erfindung erhaltene Produkt wird dann der Raffination oder direkt anderen Verarbeitungsstufen zugeführt.

Die Erfindung erweitert die Bereiche der für den Stand der Technik charakteristischen Sauerstoff- und Metallsulfidaktivitäten. Sie umfaßt normalerweise die gesteuerte Konvertierungsumkehr (Dekonvertierung), soweit sie zur Verarmung der gebildeten Schlacke erforderlich ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung nach diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt in der Rückführung des Schwefeldioxids, vorzugsweise des Ofenabgases. Das im Kreis rückgeführte Schwefeldioxid oder Abgas dien! dem Schutz der Einblasdüsen für den Sauerstoff und des Ofenfutters. Außerdem dient es der Steuerung der Ofentemperatur und der besseren Wärmeausnutzung. Weiterhin dient das rückgcführte Ofenabgas der Steuerung der chemischen Reaktionen und der physikalischen Bewegung der Schmelze und der Dekonvertierung. Während der gesamten Zeil wird dabei im Ofenabgas eine hohe Schwefeldioxidkoiizcntration aufrechterhalten. Schwefeldioxid hai eine wesentlich höhere Wärmekapazität und eine höhere Dichte als Stickstoff und »kontaminiert« das Ofenabgas nicht.

Das Verfahren der Erfindung wird in einer bevorzugten Vorrichtung durchgeführt. Diese Vorrichtung ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Die Vorrichtung besteht aus einem langgestreckten.

leicht geneigten, um seine Längsachse hin- und herverschwenkbaren gasdicht abgeschlossenen Ofen mit abgerundetem Querschnitt, der etwa Eiform aufweist. Der Ofen weist an einer Seite eine Vorrichtung zum Austrag der NE-reichen Phase und am anderen Ende eine Austragsvorrichtung für die Schlacke und eine Abzugsöffnung für das Ofenabgas auf. Der gasdichte Abschluß des Konverters ist wichtig, um ein unkontrolliertes Einbringen von Luft und bzw. oder ein

ίο Entweichen von Schwefeldioxid zu unterbinden. Der Reaktor ist um weniger als 5° gegenüber der Horizontalen nach der Produktaustragsseite abwärts geneigt. Die Sohle des Reaktors ist in der Weise abgestuft, daß an einer Seite des Ofens ein Reservoir für

is das metallreiche Produkt und an der gegenüberliegenden Seite eine Stufe zur Abtrennung der Schlacke gebildet wird. Zur Aufgabe der Konzentrate und der Zuschläge, wobei wahlweise auch Sauerstoff zugesetzt werden kann, sind geeignete Vorrichtungen im oberen Bereich des Reaktors vorgesehen. Die Aufgabe der Beschickung erfolgt auf die Oberfläche der Schmelze. Unterhalb der Oberfläche der Schmelze erstrecken sich Einblasdüsen durch das feuerfeste Ofenfutter hindurch in das Ofeninnere hinein. Diese Einblasdüsen sind so ausgebildet, daß während des Einblasens von Sauerstoff in das geschmolzene Metall auch ein Schutzgas eingeblasen werden kann. Durch ein solches gemeinsames Einblasen von Schutzgas und Sauerstoff werden die Einblasdüsen selbst und das umgebende Futter ge-

schützt. Der gesamte Ofen kann langsam, beispielsweise mit ein bis sechs Umkehrungen je Minute, um einen Winkelbereich von 20—40° verschwenkt werden. Außerdem kann der Reaktor zum Auslausch und zur Wartung der Einblasdüsen um 75° gekippt werden. Alle

Aufgabe- und Austragsverbindungen sind so ausgebildet, daß das Verschwenken und Kippen des Ofenkörpers nicht behindert wird. Bevorzugte Mittel zur Dosierung, Regulierung und Analyse der Beschickung und der Austragsprodukte zur angemessenen Regelung

und Steuerung des Verfahrens sind weiter unten näher beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend in Verbindung mit den Zeichnungen an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt

4s F i g. 1 im Längsschnitt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Ofens zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung,
F i g. 2 einen Schnitt nach 2-2 in F i g. 1 und
Fig. 3 ein Partialdruck-Temperatur-Gleichgcwichts-

so diagramm für verschiedene Parameter.

Das in Fig. 1 gezeigte bevorzugte Reaktionsgefäß hat die Form eines langen, leicht geneigten Ofens A mit abgerundetem Querschnitt, der als Herd für die Schmelze dient. Das Gefäß ist mit einem reuerfesten

ν Futter ausgekleidet. Das Futter bildet auf der Ofenunterseite eine nach innen vorspringende Stufe 13 Weiterhin weist das Gefäß eine nach auswärts zurückspringende Stufe 4 auf. Erforderlichenfalls kann eine Zwischenstufe ausgebildet sein. Die Ofenwände

<«> können mit Wärmeaustauschern, beispielsweise mit einem Wasserdampfrohrsystem, mit einem Luftkühlungs-Verdampfcrrohrsystem oder mit Wassermänteln ausgerüstet sein. Ihre Anordnung und ihr Betrieb richtet sich nach den einzustellenden Verfahrensbedingungen.

''^ Schließlich sind Beschickungsvorrichtungen für die festen und fluiden Aufgabcmnterialien vorgesehen. Durch die Aufgabe der sulfidischen Beschickung über der Oberfläche der Schmelze werden eine übermäßige

Beeinträchtigung des Futters und andere Schwierigkeiten vermieden, die aus einer Beschickung unterhalb der Oberfläche der Schmelze resultieren.

Der Ofen A ist so gelagert, daß er um seine Längsachse verschwenkt werden kann. Der Schwenk- s winkel beträgt vorzugsweise etwa 30°. Weiterhin kann der Ofen zu Wartungszwecken, beispielsweise zur Wartung der Einblasdüsen, um 75° um die Längsachse gekippt werden.

Während des Betriebs bilden sich, beispielsweise bei ι ο der Gewinnung von Kupfer, eine Steinschicht M, eine Schlackenschicht 5 und eine Ansammlung von geschmolzenem Rohkupfer Cim Bad aus.

Bei der Kupfergewinnung werden Kupfersulfidkonzentrate und Sauerstoff miteinander vermischt und über ι s verschiedene voneinander getrennte Beschickungsöffnungen in abgestuften Verhältnissen aufgegeben. Dazu dienen vorzugsweise Zerstäuberschnecken 6. Bei dieser Aufgabe wird der geringste Sauerstoffgehalt über die dem Gebiet der Schlackenreinigung am nächsten liegende Beschickungsöffnung zugeführt. Die Zuschläge werden durch Beschickungsöffnungen 7 aufgegeben. Die Aufgabe erfolgt in die Atmosphäre über der Schmelze hinein.

Durch Schwefeldioxid abgeschirmter Sauerstoff wird in den Konverter A unterhalb der Phasengrenzfläche zwischen dem Stein und der Schlacke über mehrere Einblasdüsen 8 eingeblasen.

Die Einblasdüsen 8 erstrecken sich durch das Ofenfutter hindurch in das Gefäß hinein. Der Sauerstoff wird über die Einblasdüsen 8 abgestuft eingeblasen, und zwar in der Weise, daß der Stein fortschreitend oxidiert wird, während er zum Kupferaustrag fließt. Dadurch wird ein zunehmend kupferreicherer Stein und schließlich ein Rohkupfer gebildet. Gleichzeitig fließt die gebildete Eisensilicatschlacke im Gegenstrom zur Schlackenaustragsseite des Ofens. Das dabei entwickelte schwefeldioxidreiche Gas fließt im Gleichstrom über der Schlacke zum Abzug 9, der mit einem Labyrinthring versehen ist.

Durch die Einblasdüse 10 werden unterhalb der Oberfläche der Schlacke, Kohle, Schwefeldioxid und Sauerstoff in Mengen eingeblasen, die zur Einstellung stark reduzierender Bedingungen und einer starken Badturbulenz erforderlich sind. Die dadurch bewirkte Konvertierungsumkehrreaktion (Dekonvertierung) reinigt die Schlacke. Dabei wird in situ kupferhaltiges Eisensulfid gebildet. Gleichzeitig wird die Schlacke vorzugsweise durch die Aufgabe von feinverteiltem Eisensulfid gewaschen. Das Eisensulfid wird dazu so vorzugsweise in homogener, relativ großflächiger Verteilung über eine Beschickungsöffnung 11 cingerieselt. Der Kupfergehalt der Schlacke wird dadurch weiter vermindert. Nach Durchfließen eines Beruhigungsbereiches erreicht der Schlackenfhiß den Schlak- ss kcnaustrag 12. Der sich absetzende arme Stein fließt im Gegenstrom zur Kupferaustragsseitc.

Während des zuvor beschriebenen Verfahrens wird der Reaktor mit drei Hin- und Herbewegungen je Minute über einen Schwenkwinkel von 30° um seine («1 Längsachse hin- und hergeschwenkt. Durch dieses Verschwenken wird ein verbesserter Energie- und Stoffaustausch zwischen den Phasen Gns/fliissig/fest erzielt.

Durch das Einblasen des fehnischcn Sauerstoffs, des <>s Schwefeldioxids und der anderen Gase während des Hin- und Herschwenken¹ des Reaktors treten diese Gase unter ständig vers:hiedenen Winkeln /ur Oberfläche in die Schmelze ein. Sie erreichen dadurch stets wechselnde Bereiche der Schmelze. Dies führt zu chemisch und physikalisch ausgelöster Turbulenz. Gleichzeitig fließt der kupferreiche Stein zum Kupferaustragsende des Ofens, während die eisensilicatreiche Schlackenfraktion zum Schlackenaustragsende des Ofens abfließt. Dadurch wird das in Längsrichtung aufgefrischte Bad kontinuierlich einem äußerst günstigen Austauschkontakt zwischen der gasförmigen und der flüssigen bzw. zwischen den flüssigen Phasen ausgesetzt.

Außerdem werden während des Hin- und Herschwenkens des Reaktors die sulfidischen Konzentrate und die Zuschläge in die Atmosphäre über der Schmelze aufgegeben. Der Aufgabepunkt für die Beschickung relativ zur Oberfläche der Schmelze ändert sich also kontinuierlich. Dadurch werden die Feststoffe der Beschickung gleichmäßig über die Oberfläche der Schmelze verteilt. Da weiterhin die Atmosphäre über der Schmelze eine kontinuierliche Strömung in Richtung auf das Schlackenaustragsende des Ofens aufweist, werden die aufgegebenen Konzentrate und Zuschläge auch in Längsrichtung des Ofens mitgenommen. Dadurch wird eine vorteilhafte Austauschberührung zwischen der gasförmigen und der festen Phase erzielt. Auf diese Weise wird also zwischen allen beteiligten Phasen ein hervorragender Austauschkontakt erzeugt. Im Resultat wird eine Umwandlung der aufgegebenen Konzentrate zum Rohkupfer mit einem außerordentlich hohen Wirkungsgrad, eine außerordentlich weitgehend verarmte Schlacke und ein schwefeldioxidreiches Ofenabgas erhalten.

Zum Einfahren des Prozesses wird das Futter durch einen durch eine öffnung 3 eingeführten Brenner zunächst langsam auf etwa 1300⁰C erwärmt. Dann werden die Konzentrate aufgegeben, wobei man vorzugsweise so lange eine partielle Gasphasenkonvertierung durchführt, bis sich ein flaches Bad aufgebaut hat. Dabei wird durch die Einblasdüsen ausreichend Gas, vorzugsweise Schwefeldioxid, eingeblasen, um die Düsen vor dem sich aufbauenden Bad zu schützen. Nach Erreichen eines ausreichend tiefen Bades wird auf Normalbetrieb umgeschaltet.

Alternativ dazu kann nach dem Aufheizen des Futters der Ofen mit Stein beschickt werden und anschließend sofort der normale Betrieb aufgenommen werden.

Das Verfahren ist autogen. Die erforderliche Betriebstemperatur wird durch die exotherme Reaktion aufrechterhalten. Die Betriebstemperatur wird dabei in einem Bereich eingestellt, bei dem das Metall und die Schlacke ausreichend flüssig sind und hohe Reaktionsgeschwindigkeiten erzielt werden können. Vorzugsweise liegt die Reaktionstemperatur im Bereich von ctwi 1000-165O⁰C.

Im Konverterbereich werden vorzugsweise stufen weise veränderte Oxidationsbedingungen aufrechter halten. Mit anderen Worten wird also bevorzugt eil bestimmtes Oxidationsprofil eingestellt.

Prozeßsteucrung

Die metallurgischen Prinzipien der Steuerung konti nuicrlich betriebener Konverter sind dem Fachmanr insbesondere aber auch dem mit chargenweise betriebe nen Konvertern vertrauten Fachmann bekannt. Da kontinuierliche Verfahren der Erfindung hietet darübe hinaus jedoch eine Anzahl außerordentlich flexible

Operationssteuermöglichkti'.en, die zusammenwirkend zur Einstellung und Aufrechterhuliung eines stationären Zustandes der abgestuften Konvertierung mit optimaler metallurgischer Leistung in breiten Zusammensetzungsbereichen der Sulfidkonzentrate und der Konverterpro- duk'e eingesetzt werden. Die primäre stöchiometrische Steuerung gründet sich auf die Abmessung und Proportionierung der Beschickungsraten insgesamt, und zwar für die sulfidischen Konzentrate, die Zuschläge und den Sauerstoff. Diese Parameter werden so ι ο eingestellt, daß kontinuierlich ein Rohmetall oder ein Stein mit niedrigem Eisengehalt, eine verarmte Schlakke, die praktisch das gesamte Eisen mit einem ausreichend hohen Siliciumdioxidgehalt und anderen Flußoxiden für ein vorteilhaftes Schiackenverhalten führt, und ein schwefeldioxidreiches Abgas mit einem nur geringen Sauerstoffüberschuß entstehen. Kurzzeitige Schwankungen der chemischen Zusammensetzungen und des Konvertierungsverhaltens der festen Beschikkungen oder andere Abweichungen von der stationären Proportionierung der Gesamtbeschickung werden durch eine Anreicherung oder Verarmung der Stein- und bzw. oder Metallschicht im Konverter aufgefangen. Diese Schichten dienen also als großes Stabilisierungsreservoir im Reaktor. Die stöchiometrische Steuerung des Verhältnisses des insgesamt aufgegebenen Sauerstoffs zum insgesamt aufgegebenen Sulfidkonzentrat wird durch eine Überwachung der Tiefe der Steinschicht im Reaktor erleichtert.

Die Verteilung der Sauerstoffaufgabe und der Sulfidkonztntrataufgabe über ihre jeweiligen über die Länge des Konverters verteilten Aufgabepunkte erfolgt in der Weise, daß über die Länge des Konverters das jeweils optimale Reaktionsbedingungsprofil eingestellt wird. Das Verhältnis von aufgegebenem Sauerstoff zu aufgegebenem Sulfid weist im Bereich der Schlackenreinigung ein Minimum auf. Der aufgegebene Sauerstoff liegt weit unter der zur vollständigen Konvertierung der in diesem Bereich aufgegebenen Sulfide theoretisch erforderlichen Menge. Als Meßgröße für die erforderliehe Justierung dient das Verhältnis von Eisen(III) zum Gesamteisen in der Schlacke. Dieses Verhältnis wird durch Probennahme und Analyse der Probe bestimmt. Der für den jeweiligen Betrieb optimale Prozeßbereich wird in üblicher Weise durch Versuche festgelegt. Zur 4s Konvertierung von Kupfersulfidkonzentraten bei 1300°C liegt das optimale Verhältnis Eisen(lll) zu Gesamteisen bei 0,2 oder darüber auf der Metallaustragsseite des Ofens und erreicht 0,06 auf der Seite des Ofens, auf der die verarmte Schlacke ausgetragen wird.

Im Bereich der Schlackenreinigung werden die Mengen an Eisensulf'd, Kohle, SO2 und O2 so justiert, daß sich in der Schlackenschicht kontinuierlich ein armer Stein bildet. Dieser Stein enthält vorzugsweise weniger als 20% Kupfer. Der arme Stein setzt sich unter der Schlackenschicht ab und nimmt dabei den NE-Metallgehalt aus der Schlackenschicht mit. Auf diese Weise gelangt eine außerordentlich verarmte Schlacke zum Austrag. Der mit der Kohle eingeblasene Sauerstoff bewirkt eine Partialverbrennung der Kohle. fco wobei ein heißes, stark reduzierendes Gas gebildet wird. Außerdem tritt eine streng lokalisierte Erwärmung ein, die genau auf die thermischen Erfordernisse der Dekonvertierung abgestellt ist. Die Verhältnisse der gesamten Beschickungen im Schlackenbereich werden ^(l5 vorzugsweise so untereinander abgestimmt, daß das Verhältnis Eisen(lll) zu Gesamtcisen in der Schlacke so klein wie möglich gehalten wird.

Die Temperatursteuerung kann auf die verschiedenste Weise durchgeführt werden. Vor allem kann sie unabhängig vom Verhältnis Sauerstoff zu Sulfid erfolgen. In einfachster Weise kann sie durch Steuerung der rückgeführten Schwefeldioxidmenge erfolgen. Eine weitere Möglichkeit zur Temperatursteuerung liegt im Einsatz von Wasser oder in der Verwendung von Kohlenwasserstoffen als Schutzfluide statt SO₂ oder in der Veränderung der Temperatur des eingeblasenen Schwefeldioxids. Mit jedem dieser Steuerverfahren kann die Betriebstemperatur im Reaktor über seine Gesamtlänge außerordentlich genau eingestellt werden. Die für eine schnelle Reaktion und eine saubere Trennung erforderliche flüssige Schlacke mit hohem Siliciumdioxidgehalt kann also durch Einstellung eines sauberen und genau gesteuerten Temperaturprofils ohne örtliche Überhitzung und unnötige und unwirtschaftliche Beeinträchtigung des Herdfutters oder der Einblasdüsen erzeugt werden.

Die verschiedener Produktströme werden ständig durch schnelle u.id vollautomatische Realzeitanalysen überwacht. Außerdem wird das Temperaturprofil über die Gesamtlänge des Reaktors kontinuierlich aufgenommen.

Falls eine vollständige Fixierung des im Abgas enthaltenen Schwefels, der in diesem Fall im wesentlichen als elementarer Schwefel vorliegt, nicht durch eine Aufgabejustierung erzielt werden kann, wird das Gas vorzugsweise »dekonvertiert«. Diese Dekonvertierung wird in einer gesonderten Vorrichtung durchgeführt. Dabei wird das schwefeldioxidreiche Abgas zusammen mit einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel und technischem Sauerstoff in die geschmolzene verarmte Eisensilicatschlacke, die aus dem Konverter kommt. eingeblasen. Dabei wird praktisch der gesamte im Abgas enthaltene Schwefel als flüssiges Eisensulfid gebunden. Dieses Eisensulfid kann vergossen und zur Bereitstellung für eine spätere Verwendung sowohl des Schwefels aus dem Abgas als auch des Eisens aus der Schlacke gelagert werden.

Ein Teil des flüssigen Eisensulfids kann in Wasser granuliert werden und zur Schlackenreinigung dem Konverter wieder zugeführt werden. Wenn praktisch der gesamte Schwefel in dieser Form gebunden werden soll, kann das dazu erforderliche zusätzliche Eisen durch Beschickung des Dekonvertierungsofens mit irgendeinem beliebigen eisenhaltigen Material zur Verfügung gestellt werden. Als Eisenquelle dienen vorzugsweise Schrott, beispielsweise verschrottete Automobile, oder Schlacken.

Die Schlacke kann selbstverständlich durch Kalkzusätze flüssig gehalten werden.

Die auf diese Weise erzielte Schwefelfixierung stellt also gewissermaßen eine Erweiterung der Schlackenreinigung im Konverter dar. Sie kann ebenfalls in einem kontinuierlich betriebenen Ofen ähnlicher Konstruktion unter Einblasen von Sauerstoff, Schwefeldioxid und kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel durchgeführt werden.

Die Dekonvertierung unter Verwendung des schwefeldioxidreichen Gases kann selbstverständlich auch in anderen Vorrichtungen durchgeführt werden, beispielsweise in den üblicherweise zur Schlackenbehandlung verwendeten mit einem Wassermantel umkleideten Schlackeverblaseöfen, die mit Kohlepulver/Luft-Gemischen betrieben werden. Das Abgas kann auch zu anderen Zwecken, beispielsweise zur Zinkgewinnung, eingesetzt werden.

Physikalisch-chemische Variablen

4.

Das in Fig. 3 gezeigte Gleichgewichtsdiagramm beschreibt die Beziehungen zwischen den wichtigsten physikochemischen Variablen für die fortschreitende kontinuierliche Kupferkonvertierung. Die Sauerstoffaktivität ist in Einheiten log (Pw>IPu>) aufgetragen. Die Temperatur ist in Einheiten der reziproken absoluten Temperatur (1O⁴Z⁰K) dargestellt. Die Mindestsauerstoffaktivität zur Bildung von metallischem Kupfer aus Spurstein bei einer bestimmten Temperatur entspricht der obersten positiv ansteigenden Linie des Diagramms. In Gegenwart einer Eisensilicatschlacke mit einer FeO-Aktivität (a\ _co) von 0,35 muß die Sauerstoffaktivität bei einer bestimmten Temperatur unterhalb der fallenden Geraden des Diagramms bleiben, wenn die Bildung von festem Magnetit verhindert werden soll. Die im Diagramm dargestellten Linien mit den verschiedenen FeS-Aktivitäten als Parameter entsprechen den aufeinanderfolgenden Stadien der Konvertierung, da die Kupferkonzentration des Steins mit abnehmender Eisensulfidkonzentration zunimmt. Die für die armen Steine und armen Schlacken geltenden Bedingungen liegen unmittelbar über der Linie für die FeS-Aktivitätvon 1,0.

In der Fig. 3 ist auch die Reversibilität der Konvertierung dargestellt:

FeS(Sicm) + 1.5 O2(c;;is)-»· FeOfSchlackc) + SO

₂(Ga.,)

Wenn die Sauerstoffaktivität durch ein entsprechendes Reduktionsmittel unterhalb der Gleichgewichtslinie für die Eisensulfidaktivität von 1 gehalten wird, reagiert gasförmiges Schwefeldioxid bei Atmosphärendruck mit den Oxiden von Eisen(II), Kupfer, Nickel und Kobalt in der Schlacke unter Bildung von NE enthaltenden Eisensulfiden, also unter Umkehr der normalen Konvertierung. Unter diesem Gesichtspunkt erscheint der im Rahmen der Beschreibung gewählte Ausdruck »Dekonvertierung« durchaus angemessen.

Nachstehend sind einige Beispiele für Dekonvertierungen unter Verwendung kohlenstoffhaltiger Reduktionsmittel und Schwefeldioxid zusammengestellt:

SO₂ + FcO₁Sd₁U₁CK- + 3 C ► Fes,*™,+ 3CO

SO₂ + FeO_lSchLlcU., + 3CO — - FcS,_SlL-,„, + 3CO₂ SO₂ + Cu₂O₁S^₀₁ + 3 C — - Cu₂S₁S,,,,,,,+ 3CO

Zur Einstellung der für die Dekonvertierung erforderlichen niedrigen Sauerstoffaktivität in der Schlacke muß die Eisen(lll)-oxidkonzentration in der Schlacke durch Einsatz eines Reduktionsmittels weitgehend gesenkt werden. Wenn beispielsweise bei 135O°C in der Schlacke eine Sauersto.faktivität gefordert wird, die einem log fP_r(i,/Pro) von 0,5 entspricht, also unter der Gleichgewichtskurve für arts = 1 in Fig. 3, muß der Eisen(lll)-Anteil des Gesamteisens in der Schlacke weniger als 6% betragen.

Eine wesentliche Leistung der Erfindung liegt also darin, daß ein Verfahren zur fortschreitenden und gesteuerten Folge von Sauefstoffaktivitäten und Aktivitäten der übrigen Reaktanten, d. h. also ein Verfahren zur Einstellung steuerbarer und regelbarer Aktivitätsprofile geschaffen wird. Das Sauerstoffprofil reicht also von den hohen Sauerstoffaktivitäten, die zur Oxidation Her HauDtmasse des Eisens und des Schwefels in der Beschickung zur Austragung eines reichen NE-Metallprodukts als Produkt am Konverterende des Reaktors erforderlich sind, bis hin zu einem sehr niedrigen Wert der Sauerstoffaktivität, der am Schlackenaustragsende des Reaktors erforderlich ist, an dem nur noch sehr geringe Metallkonzentrationen enthaltende Schlacken ausgetragen werden.

Für die speziellen in der F i g. 3 dargestellten Bedingungen und für die Betriebstemperatur von etwa

ίο 1600° K (entsprechend 1327°C) beträgt der gesamte Bereich der einzustellenden und zu regelnden Sauerstoffaktivitäten, ausgedrückt als Verhältnis CO₂/CO, von etwa 100 :1 bis hinab zu 5 :1, entsprechend einem Sauerstoffaktivitätsbereich mit dem Faktor 400. Um

ο einen so weiten Bereich der Sauerstoffaktivjtäten in einem kontinuierlich und praktisch im stationären Zustand betriebenen Reaktor aufrechtzuerhalten, muß der Sauerstoff mit einem Druck eingeblasen werden, der über dem Druck liegt, der einen Verhältnis CO₂/ CO = 100 entspricht. Am anderen Ende der Skala muß ein Reduktionsmittel eingeblasen werden, das das Verhältnis C0₂/C0 unterhalb 5 absenken kann. Wenn also die Gesamtheit der für den Beispielsfall der Kupferkonzentrataufbereitung erforderlichen Prozeßmaßnahmen berücksichtigt wird, erfordert die vollständige Verwirklichung des thermodynamischen Verfahrensmodells die Aufrechterhaltung, Einstellung und wirksame Steuerung und Regelung einer Verteilung der Sauerstoffaktivitäten über die Längsachse des Reaktors, dessen Maximum und Minimum um den Faktor 1000 voneinander unterschieden sind.

Die rein thermodynamischen Eignung eines Gleichgewichtsmodells ist zwar für einen pyrometallurgischen Prozeß eine unerläßliche Voraussetzung, jedoch keine ausreichende Grundlage für die praktische kontinuierliche Durchführbarkeit desselben Verfahrens im Produktionsmaßstab.

Die Erfindung ist dementsprechend außerdem auf die stöchiometrischen und thermischen Abgleichungen unter den miteinander in Wechselwirkung stehenden festen, flüssigen und gasförmigen Materialströme im System gerichtet. Zur Einstellung des erforderlichen Wärme- und Materialüberganges werden entsprechende Verweilzeiten und Flußbedingungen eingestellt.

Weiterhin sind die physikalisch-geometrischen Konfigurationen der Vorrichtung der Erfindung so angeordnet, daß sie einer wirksamen und optimal gesteuerten und geregelten Prozeßführung entgegenkommen. Durch die kombinierte Abstimmung dieser Maßnahmen können

so Konverter mit außerordentlich großer Kapazität eingesetzt werden, die beispielsweise in einer einzigen Einheit für den Durchsatz mehrerer tausend Tonnen fester Beschickung pro Tag ausgelegt sind. Die für die Einstellung der physikochemischen Prozeßparameter

ss im Spezialfall erforderlichen Daten kann der Fachmann im Rahmen und im Umfang seiner üblichen Tätigkeit ohne unzumutbaren Aufwand der einschlägigen Literatur der letzten 20 Jahre, beispielsweise den Veröffentlichungen der Anmelderin, entnehmen.

Spezielle Konzentrate

Die behandelten Konzentrate enthalten ausreichend

Eisen und Schwefel, um einer im wesentlichen autogenen Reaktion mit einem saucrsiofueichen Gas

('S zugänglich zu sein. Typische und bevorzugte Analysen sind in den nachstehenden Beispielen angegeben.

Die sulfidische Beschickung kann auch als pelletisiertes Naßkonzentrat mit beispielsweise 8% freier

Feuchtigkeit aufgegeben werden. Weiterhin ist sogar die Aufgabe eines wäßrigen Konzentratschlamms mit beispielsweise 75% Feststoffgehalt möglich.

Die Erfindung kann besonders vorteilhaft zur Gewinnung von Nickel und Kobalt aus Pentlandit-Konzentraten eingesetzt werden. Die Konzentrate werden dabei nach der Erfindung im kontinuierlich betriebenen Sauerstoffkonverter unter Bildung eines Steins, der einen großen Anteil des im Konzentrat enthaltenen Nickels und Kobalts enthält, und einer Schlacke, die einen großen Anteil des Eisens enthält, sowie einem schwefeldioxidreichen Gas umgesetzt. Das Kobalt wird aus dem ausgetragenen geschmolzenen Stein zur getrennten Gewinnung abgetrennt. Zu diesem Zweck können die flüssigen Sulfide beispielsweise mit gasförm'igem Chlor behandelt werden, wobei sich das leicht abtrennbare Kobaltchlorid bildet. Alternativ dazu kann eine Lösungsmittelextraktion mit einer gemischten Salzschmelze aus Natriumchlorid und Nickelchlorid erfolgen.

Der so gereinigte geschmolzene Stein kann dann in einem Konverter mit Windzuführung von unten her zu metallischem Nickel oxidiert werden. Der verwendete Konverter ist vorzugsweise nichtdrehend, abgeschlossen und kippbar. Durch gasgeschützte Winddüsen wird technischer Sauerstoff durch den Stein bzw. das Metall von unten her, also unterhalb der Oberfläche der Schmelze, geblasen. Als Schutzgas während des Abschlußstadiums des Frischens dienen Kohlenwasserstoffe.

Weiterhin kann die Erfindung vorteilhaft zur Behandlung von Kupfer-Nickel- oder Kupronickelkonzentraten eingesetzt werden. Dabei wird als metallische Phase eine Kupfer-Nickel-Legierung abgezogen. Die Legierung kann durch wäßrige Chlorierung gelöst werden. Kupfer und Nickel können dann aus dieser Lösung durch Extraktion abgetrennt werden. Die reinen Metalle können aus den wäßrigen Extraktionsfraktionen elektrolytisch abgeschieden werden.

Bei der Konvertierung von Bleisulfidkonzentraten zu Blei wird vorzugsweise wie folgt verfahren: Die Bleikonzentrate verden kontinuierlich auf die Oberfläche des mit der Schlacke bedeckten Bleibades im Konverter der Erfindung geschüttet. Der Konverter wird kontinuierlich mit technischem Sauerstoff durch untergetauchte, fluidgeschützte Winddüsen beblasen. Dabei entsteht kontinuierlich eine praktisch zinkfreie Bleischmelze und ein schwefeldioxidreiches Gas. Die gebildete Schlacke wird kontinuierlich durch Einblasen eines kohlenstoffhaltigen Materials verblasen.

Dabei wird eine blei- und zinkarme Schlacke erhalten. Das im Konvertergas als Flugstaub mitgerissene Blei kann kontinuierlich rückgeführt werden.

Eine Reihe wichtiger Merkmale der Erfindung lassen sich weiterhin vorteilhaft auf die Herstellung von Kupfer, Nickel oder Kupronickel aus den praktisch eisenfreien Sulfiden anwenden. Dazu wird der beschriebene nichtgedrehte, aber schwenk- und kippbare gasdichte Konverter mit der Windzuführung vom Boden her verwendet. In die Sulfidschmelze wird unterhalb ihrer Oberfläche ein sauerstoffreiches Gas mit einem Sauerstoffgehalt eingeblasen, der für die Aufrechterhaltung einer autogenen Konversion der Sulfide zu den Metallen ausreicht. Das Gas wird dabei durch über dem jeweiligen Profil entsprechend verteilte, fluidgeschützte Düsen durch das Bad geblasen. Die Düsen erstrecken sich durch das feuerfeste Futter des Konverters hindurch und öffnen sich im unteren Teil des Konverters unterhalb der Oberfläche der Schmelze in das Konverterinnere. Durch einen wirksamen Zwischenphasenkontakt wird im Bad eine pneumatische Turbulenz eingestellt und aufrechterhalten. Die Gas-

durchflußleistungen werden so gesteuert, daß die Badtemperatur auf einem gleichmäßigen Sollwert gehalten wird. Die Temperatur muß dabei so bemessen sein, daß eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit zwischen dem Sauerstoff und dem Schwefel erzielt wird. Die

ίο Menge des umgesetzten Sauerstoffs muß etwa der zur Umwandlung praktisch des gesamten Schwefels im Bad zu Schwefeldioxid erforderlichen stöchiometrischen Menge entsprechen. Als Schutzfluid für die Sauerstoffeinblasdüsen dienen vorzugsweise Schwefeldioxid, Wasser oder ein Gemisch aus Schwefeldioxid und Wasser. Dieses Schutzfluid wird bis zu einem Schwefelgehalt im Bad von unterhalb etwa 5% eingesetzt. Anschließend kann statt dessen ein Kohlenwasserstoffgas als Schutzfluid für den Rest des Frischens eingesetzt werden.

Gase

Unter dem Terminus »technischei Sauerstoff« wird ein Gas verstanden, das in der Regel über 90% freien

as Sauerstoff enthält. Der Einsatz eines solchen technischen Sauerstoffs ist im Rahmen der Erfindung bevorzugt. Die Verwendung eines solchen Sauerstoffs ermöglicht die Bildung eines schwefeldioxidreichen Gases. Außerdem können höhere Betriebstemperaturen

ίο als üblich eingestellt werden. Infolge dieser Maßnahmen werden kinetische Vorteile und Betriebsvorteile erzielt. Hohe Reaktionsgeschwindigkeiten und eine gute Regelung der Stein- und Schlackenfluidität sind möglich. Dazu ist jedoch in der beschriebenen Weise der Schutz der aus Metall bestehenden Einblasdüsen bzw. Bodenlanzen und des umgebenden Futters vor den erhöhten Temperaturen erforderlich. Mit einer Reihe von Konzentraten kann das autogene Verfahren auch mit einer mit Sauerstoff angereicherten Luft durchgeführt werden. Der Sauerstoffgehalt kann dabei bis auf nur 40% absinken. Die damit erfolgende Einführung großer Stickstoffmengen in das System kann jedoch zu unerwünschten Emissionsproblcmen führen. Das insgesamt im Reaktor der Erfindung eingestellte Sauerstoffes niveau liegt jedoch über dem von herkömmlichen Pierce-Smith-Konvertern tolerierten Sauerstoffniveau. Der wichtigste Nachteil dieser herkömmlichen Konverter liegt in ihrer Anfälligkeit vor einer Überoxidation und Überheizung im Bereich der Einblasdüsen. Weiter-

so hin wird in diesen Konvertern ein nur relativ geringer Zwischenphasenkontakt erzielt. Die Temperatur- und Sauerstoffaktivitätsverteilung lassen sich schlecht steuern.

Das im Reaktor der Erfindung erzeugte Ofenabgas enthält normalerweise auf Trockenbasis über 70% vorzugsweise über 80%, Schwefeldioxid und praktisch keine Stickoxide. Das Konverterabgas wird durch Dampferzeuger zur Energiegewinnung geleitet. Es wire anschließend praktisch vollständig entstaubt. Dabe

(.0 kann praktisch das gesamte aufgefangene Metall beispielsweise Kupfer, Nickel oder Blei in den Prozet rückgeführt werden. Das in die Konvertierung eingebla sene Schwefeldioxid isi vorzugsweise rückgeführte: Konverterabgab.

<>5 Die als Schutzfluid oder zu anderen Zweckei zugesetzte Schwefeldioxidmenge beträgt typischerwei se etwa Null bis etwa 150 Vol.-%, bezogen au Sauerstoff und Standardnormalbedingungen (0°C; 1 at

_n41)j kann als zerstäubter Nebel in Mengen von Null bis zu 25 Gew.-°/o. bezogen auf Sauerstoff, zugesetzt werden. Das Wasser kann dem Sauerstoffstrom, dem Schutzgasstrom oder beiden Gasströnv.n zugemischt worden.

Schlacke

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung der Erfindung, insbesondere der beschriebenen flexiblen Steuerung, ist die im Bedarfsfall einfache Herstellung von Eisen(II)-silicatschlacken bei höheren als den herkömmlichen Temperaturen, beispielsweise bei über 1300⁰C, und bei höheren als herkömmlichen Siliciumdioxidgehalten, beispielsweise bei über 39% Siliciumdioxid. Dadurch können im Vergleich zum Stand der Technik die Kupfer-, Nickel- oder '.lobaltverluste spürbar vermindert werden. Diese Verlustverminderung wird durch die höhere Fluidität der Schlacken, ihre geringen Dichten und ihre geringe Eisen(III)-Konzentration erzielt.

Produkte

Das Endprodukt der Aufbereitung der Kupfersulfidkonzentrate kann ein Rohmetall mit einem Kupfergehalt von über 95% und einem Eisengehalt von weniger als 0,2%, einem Schwefelgehalt von weniger als 2% bei einer Kupferausbeute von über 98% sein. Alternativ kann nach dem Verfahren ein Stein mit über 75% Kupfer, weniger als 2% Eisen, Rest Schwefel und übliche Verunreinigungen erhalten werden. Die Kupferausbeute beträgt auch dabei über 98%.

Im Fall der Nickelgewinnung kann als Endprodukt ein Rohmetal! mit über 90% Nickel, weniger als 1% Eisen, weniger als 5% Schwefel bei einer Nickelausbeute von über 95% erhalten werden. Alternativ kann ein Stein hergestellt werden, der über 65% Nickel, weniger als 5% Eisen und über 75% des im Ausgangsmaterial enthaltenen Kobalts enthält. Auch im Falle dieses Steins beträgt die Nickelausbeute über 95%.

Das bei der Bleigewinnung enthaltene Endprodukt können Bleibarren mit über 95% Blei, weniger als 1 % Eisen und weniger als 1% Schwefel bei einer Bleiausbeute von über 95% sein.

Sauerstoffinjektion

Der Sauerstoff wird unterhalb der Oberfläche der Schmelze zum Konvertieren eingeblasen. Das Einblasen erfolgt unter Verwendung eines sauerstoffreichen Gases und unter Verwendung eines Schutzfluids. Es wird durch die feuerfeste Ofenauskleidung hindurch eingeblasen. In bestimmten Anwendungsfällen der Erfindung kann dieser Fluidschutz der in der FR-PS 14 50 718 beschriebenen Schutzmethodik entsprechen. Nach diesem Verfahren wird eine Metallschmelze chargenweise durch Einblasen von Sauerstoff in die Schmelze durch Lanzen von unten her gefrischt. Die Einblasdüsen oder Bodenlanzen erstrecken sich durch das Konverterfutter hindurch in das Innere des Reaktionsgefäßes und öffnen sich unterhalb der Oberfläche der Metallschmelze. Die Einblasdüsen und das umgebende Futter werden durch eine Ummantelung des Sauerstoffstroms mit einem Schutzkohlenwasserstoff bewirkt.

Im Gegensatz wird ^;m Rahmen der Erfindung zur kontinuierlichen Konvei tierung von Sulfidkonzentraten

ein nichtbrennbares Gas, insbesondere Schwefeldioxid, als Schutzfluid verwendet. Zu Kühlzwecken kann im Rahmen der Erfindung weiterhin feinverteiltes Wasser im zentralen Sauerstoffstrom mitgeführt werden. Auch kann das feinverteilte Wasser dem Schutzfluid zugemischt werden. Der Sauerstoff kann aus verschiedenen Richtungen eingeblasen werden, und zwar von einer praktisch horizontalen Einblasrichtung bis zu einer praktisch senkrecht aufwärts gerichteten Einblasrichtung.

Als bevorzugte Ausbildung der Erfindung wurde ein kontinuierliches Verfahren aus einer integrierten Kombination bestimmter Verfahrens- und Steuermerkmale beschrieben. Solche Kombinationen umfassen beispielsweise ein kontinuierliches Verfahren, bei dem die metallreiche Phase und die Schlackenphase im Gegenstrom fließen, die Schlacke und die Gasphase im Gleichstrom geführt werden, in aufeinanderfolgenden Stuten konvertiert und die Schlacke gereinigt wird, und wobei der Reaktor hin- und hergeschwenkt wird.

Andererseits kann aber auch das Einblasen von Sauerstoff zur Schlackenreinigung unabhängig im Rahmen anderer Verfahren angewendet werden. Für diese Verfahrensstufe wird Elementenschutz beansprucht.

Entsprechend können die Schlackenreinigung oder Dekonvertierung auch auf andere flüssige Schlacken aus anderen Verfahren angewendet werden. Auch für diese Verfahrensstufe wird Elementenschutz beansprucht.

Im Falle von Unterkombinationen können effektive Ergebnisse auch ohne ein Hin- und Herschwenken des Reaktors erreicht werden.

Die beschriebene Vorrichtung kann auch zum diskontinuierlichen Betrieb bei der Konvertierung von Kupfer- oder Nickelstein oder zum Herafrischen verwendet werden. Dazu dient vorteilhafterweise ein Konverter, bei dem vom Boden her eingeblasen wird, der nicht drehbar, aber kippbar und gasdicht verschlossen ist. Durch fluidgeschützte Einblasdüsen wird technischer Sauerstoff direkt aufwärts oder im wesentlichen horizontal, vorzugsweise um weniger als 10° von der Horizontalen nach unten abweichend, durch den Stein oder das Metall unterhalb der Oberfläche der Schmelze geblasen.

Weiterhin kann die Vorrichtung zur kontinuierlichen Eisengewinnung modifiziert werden. Auch kann die Vorrichtung zum Sauerstofffrischen von Roheisen zu Stahl verwendet werden.

Die Erfindung stellt ein einfaches, flexibles, wirtschaftliches kontinuierliches Verfahren zur Konvertierung mit besonders emissionsgünstigem Verhalten dar. Durch die Verwendung einer einzigen Ofeneinheit wird der Verlust an NE-Metallen im Vergleich zu herkömmlichen pyrometallurgischen Verfahren um mehr als die Hälfte vermindert. Auch die Kosten für die Abgasaufbereitung und für die Schwefelfixierung, sei es in Form vor Eisensulfid oder als elementarer Schwefel, liegen be weniger als 50% der für die Schwefelfixierung au; Abgasen der nach dem Stand der Technik verwendeter Anlagen erforderlichen Kosten. Ein wichtiger Zwed der Erfindung liegt in der maximalen Erzausbeute unte strenger Einhaltung der am jeweiligen Produktions Standort verordneten Immisionsgrenzen. Durch dei Einsatz der Vorrichtungen und des Verfahrens de Erfindung werden gleichzeitig die Metaliproduktionska pazität je Einheit erhöht, die Produktionskostei gesenkt, die Ausbeute an NE-Metallinhalt des Erze erhöht und die Umweltbelastung vermindert.

Beispiel 1

1000 metrische Tonnen pro Tag eines Kupfersulfidkonzentrats mit 28% Kupfer, 28% Eisen, 30% Schwefel, 7% Siliciumdioxid (auf Trockenbasis) und 1% Wasser werden kontinuierlich in einen Konverter der in Fig. 1 gezeigten Art aufgegeben, der bei etwa 6 m Durchmesser 36 m lang ist. Diese Beschickung wird bei etwa 133O⁰C in der Gasphase konvertiert. Der Zuschlag wird mit einem Durchsatz von 320 t je Tag aufgegeben. Er enthält 78% SiO₂ (auf Trockenbasis) und 5% Wasser. Technischer Sauerstoff, der zu 98% aus O₂ und zu 2% aus Argon besteht, wird in einer Menge von 280 t pro Tag eingeblasen. Sowohl die Sauerstoff- als auch die Konzentratdurchsatzleistung werden genauestens an den verschiedenen Zerstäuberschnecken überwacht und geregelt. Das Verhältnis des dem Konzentrat zugemischten Sauerstoffs nimmt stufenweise von einem Minimum an der der Schlackenreinigung nächstgelegenen Beschickungsöffnung bis zu einem Maximum an der dem Kupfererzeugungsbereich nächstgelegenen Beschickungsöffnung zu. Zu Zwecken der Temperatursteuerung wird zusätzlich Wasser in einer Menge von 50 t pro Tag in die Konverteratmosphäre eingeführt. Der unter diesen Bedingungen erzeugte Stein wird in geregelten Abstufungen bei etwa 1330⁰C durch Einblasen von 135 t pro Tag an technischem Sauerstoff und 320 t pro Tag an Schwefeldioxid als umgebendes Schutzgas gefrischt. Der Stein wird fortschreitend und in einer geregelten Stufenfolge zu metallischem Kupfer oxidiert. 284 t pro Tag Rohkupfer mit 98% Kupfer, 0,1 % Eisen und 1% Schwefel werden kontinuierlich ausgetragen. Das so erhaltene Produkt enthält etwa 99% des im Sulfidkonzentrat der Beschickung dem Konverter zugeführten Kupfers.

Die bei diesen Prozessen gebildete Schlacke wird bei etwa 1330°C durch Einblasen von 43 t pro Tag eines Gemisches subbituminöser Kohle (Braunkohle), trockenem Schwefeldioxid und Sauerstoff im Gewichtsverhältnis von etwa 3,5 :3 :1 gereinigt. Begleitend wird die Schlacke durch Berieselung mit Eisensulfid in einer Menge von 25 t pro Tag gewaschen. Die Schlacke wird anschließend in einer Absetzzone beruhigt. Danach wird sie kontinuierlich mit einem Durchsatz von 800 t pro Tag ausgetragen. Der Austragsstrom weist eine Analyse von 0,2% Kupfer, 35% Eisen und 40% SiO₂ auf. Dieses Produkt enthält praktisch das gesamte Eisen der Sulfidkonzentrate der Beschickung. Das bei der Konvertierung gebildete Gas wird kontinuierlich mit einer Temperatur von etwa 133O⁰C und mit einem Durchsatz von 645 t pro Tag abgezogen. Die Analyse des Abgases weist auf Trockenbasis 88% SO₂, 9% CO₂, 2% Ar und 1 % O₂ aus. Dieses Produkt enthält über 90% des mit den Sulfidkonzentraten in den Konverter aufgegebenen Schwefels. Das Abgas ist praktisch vollständig stickoxidfrei. Das heiße Abgas wird durch Abhitzekessel und Krafterzeugungsanlagcn geführt. Anschließend wird entstaubt, beispielsweise in elektrostatischen Abscheidern, Rieseltürmen und bzw. oder Beutelfiltern. Geregelte Anteile des aufgefangenen feinvertcilten Feststoffes und des gereinigten Gases werden zur Weiterverarbeitung und zur freien Verfügung abgezweigt. Das Restmatcrial wird dem Konverter wieder zugeführt.

H L¹ i s ρ i c I 2
Hin Pcniliinditkon/cntrat mil

Kobalt. 40"/(i

l5"/(i Nickel, (),b"/(i :isen. J()% Schwefel und 10% Siliciumdioxid wird im Konverter der Erfindung kontinuierlich zu einem Stein der über 65% Nickel, entsprechend einer Ausbeute von über 95% des Nickels in der Beschickung, und über 75% des in der Beschickung enthaltenen Kobalts, zu einer Schlacke, die über 95% des im Konzentrat enthaltenen Eisens enthält, und zu einem Abgas mit über 75% SO₂ auf Trockenbasis, entsprechend über 75% des mit der Beschickung aufgegebenen Schwefels, umgesetzt. Das Kobalt wird aus dem ίο ausgetragenen geschmolzenen Stein zur gesonderten Gewinnung abgetrennt. Es wird dabei in an sich bekannter Weise in das Chlorid überführt. Dazu können die flüssigen Sulfide beispielsweise mit gasförmigem Chlor umgesetzt oder mit einem Lösungsmittel is extrahiert werden. Als Extraktionsmittel dient vorzugsweise eine Schmelze eines Gemisches aus Natriumchlorid und Nickelchlorid. Gegebenenfalls wird der so gereinigte Stein anschließend zu metallischem Nickel gefrischt. Dazu wird ein nichtdrehbarer Konverter mit Windzuführung vom Boden her eingesetzt. Der Konverter ist gasdicht verschlossen und kippbar. Die Winddüsen sind durch Schutzgasspülung geschützt. Eingeblasen wird technischer Sauerstoff unterhalb der Oberfläche der Schmelze. Die eingeblasenen Gase 2s steigen durch die Stein- oder Metallschmelze aufwärts. Als Schutzgas dient während der letzten Stadien des Frischens ein gasförmiger Kohlenwasserstoff.

Der nickelreiche Stein kann in der verschiedensten Weise weiterverarbeitet werden. Er enthält vorzugsweise se 65% Nickel und weniger als 5% Eisen. Das Kobalt ist praktisch vollständig abgetrennt. Das aus einem solchen Stein erhaltene Rohnickel enthält weniger als 5% Schwefel und weniger als 1% Eisen.

-^ Beispiel 3

Ein Kupfer-Nickel-Konzentrat mit 16% Kupfer, 4% Nickel, 32% Eisen, 27% Schwefel und 10% Siliciumdioxid wird kontinuierlich in einem Sauerstoffkonverter der in den Fi g. 1 und 2 gezeigten Art behandelt. Dabei wird (a) eine metallische Kupfer-Nickel-Legierung mit zusammen über 98% Kupfer und Nickel und zusammen weniger als 2% Eisen und Schwefel, entsprechend einer gemeinsamen Ausbeute von Kupfer und Nickel von über 98%, (b) eine Schlacke, die über 98% des in den Sulfidkonzentraten enthaltenen Eisens enthält, und (c) ein Abgas erhalten, das über 80% Schwefeldioxid (auf Trockenbasis), entsprechend über 90% des in den Sulfidkonzentraten dem Konverter zugeführten Schwefels, enthält. Nur wenn der Kupferanteil im Konzentral über etwa 70% des kombinierten Kupfer-Nickel-Gchalts beträgt, scheidet sich eine metallische Phase au; dem Stein ab und sinkt während der Konvertierung unter die Steinschicht ab.

ss Das erhaltene Produkt, die metallische Kupfer-Nik kel-Legierung, wird durch wäßrige Chlorierung gelöst Die gelösten Metallchloride werden zur Trennung de: Kupfers und Nickels einer Lösungsmittelextraktiot unterzogen. Reines Kupfer und reines Nickel werdet

<>" elektrolytisch aus den wäßrigen Extrakten abgeschieden.

Beispiel 4

Hin Bleikonzentrat mit 72% Blei, 3% Zink und 17"/ (^ Schwefel wird mit Zuschlagen kontinuierlich einer Konverter zugeführt. Die Aufgabe erfolgt in Form vo Hleiglan/.körnchcn mit einem Durchmesser von voi /iigswusc minclcMeiis 4,76 mm. Dadurch wird ein

24

Suspension der Beschickung in der Gasphase »der in der Schlacke vermieden. Die Beschickung wird auf die Oberfläche der mit der Schlacke bedeckten Bleischmel-/e geschüttet. In den Konverter wird von unten her durch fluidgeschützte Einblasdüsen Sauerstoff eingeblasen. Als Produkt werden praktisch zinkfreie Bleibarren mit über 95% Blei und weniger als 1% Schwefel erhalten. Bezogen auf die Beschickung beträgt die

Bleiausbeute über 95%. Das Abgas enthalt über 70% Schwefeldioxid (auf Trockenbasis), entsprechend übei 90% des mit den Konzentraten aufgegebenen Schwefels. Die erzeugte Schlacke wird kontinuierlich durch Kohleinjektion im Konverter verblasen. Dabei werdet Blei und Zink gewonnen. Das aus dein Abgasslaut abgeschiedene Blei wird dem Konverter wiede zugeführt.

I lier/u 2 IMall '/

Claims (22)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Konvertierung von NE-Metallsulfidkonzentraten in eine flüssige NE-metallreiche Phase und eine Schlackenphase in einem länglichen, liegenden und um seine Längsachse schwenkbaren Konverter unter einer SO₂-enthaltenden Gasatmosphäre, wobei Konzentrat und Zuschläge auf die Schmelze chargiert werden, oxydierende Gase in die Schmelze eingeblasen werden, die NE-metallreiche Phase, die Schlackenphase und die Abgase voneinander getrennt aus dem Konverter ausgetragen werden, die Schlackenphase vor dem Austrag aus dem Konverter zur Verringening des NE-Metallgehaltes einer Reinigung unterworfen wird und die Beschickungsmenge in Abhängigkeit von der Menge der oxydierenden Gase geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sulfidische Konzentrate von Kupfer, Nickel, Kobalt und Blei oder deren Mischungen eingesetzt werden, die NE-metallreiche Phase und eine NE-metallarme Schlackenphase an entgegengesetztem Ende des Konverters ausgetragen und die Phasen im Gegenstrom zueinander in im wesentlichen kontinuierlich schichtförmigen Strömen zu den Auslaßenden fließen. Sauerstoff in solchen Gaskonzentrationen und Mengen in den Konverter eingeblasen wird, daß der Prozeß autogen abläuft, mindestens ein Teil des Sauerstoffs durch eine Mehrzahl von unabhängig voneinander gesteuerten und über eine beträchtliche Länge des Konverters verteilten Düsen in die Schmelze von unten eingeblasen wird, die feste Beschickung durch eine Mehrzahl von unabhängig voneinander gesteuerten und über eine beträchtliche Länge des Konverters verteilten Beschickungsvorrichtungen stufenweise in den Konverter chargiert wird, der Gradient der Sauerstoffaktivität in der Schmelze durch Wahl der Lagen und Steuerung der Mengen des eingeführten Sauerstoffs und festen Materials so eingestellt wird, daß er von einem Maximum für die Erzeugung von NE-metallreichem und eisenarmen Material an dessen Auslaßende in fortschreitender Folge bis zu einem Minimum für die Erzeugung von NE-metallarmer Schlackenphase an deren Auslaßende abnimmt, mit dem Sauerstoff gasförmige und/oder flüssige Schutzmedien in gesteuerten Mengen zum Schutz der Düsen und der umgebenden Auskleidung und zur Hilfe für die Steuerung der Prozeßtemperatür in die Schmelze eingeblasen wird, und die in die Schmelze eingeblasenen Gasmengen so geregelt werden, daß eine für einen guten Stoffaustausch ausreichende Turbulenz im Bad entsteht, ohne daß die schichtförmigo Strömung der Phasen und der Gradient der Sauerstoffaktivität im wesentlichen gestört wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff mit einer Konzentration von mindestens 40 Vol.-% in die Schmelze eingeblasen wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß trockenes, feinkörniges Sulfidkonzentrat mit einem Teil der für den Prozeß erforderlicher, und für eine Schwebeoxydation ausreichenden Menge Sauerstoff in die Atmosphäre des Konverters über der Oberfläche der Schmelze eingeblasen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens etwa zwei Drittel der Menge des erforderliche;) Sauerstoffs mit dem Sulfidkonzentrat eingeblasen werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schlackenphase vor dem Austrag aus dem Konverter von unten nach oben ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel, SO₂ und Sauerstoff, in solchen Mengen geblasen wird, daß stark reduzierende Bedingungen und eine geregelte Turbulenz zur Bildung von Metallsulfiden in situ in der Schlackenphase entstehen und die Metallsulfide aus der Schlackenphase ausgeschieden werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter gegen das Eindringen von Falschluft abgedichtet, zum Austragende der NE-metallreichen Phase hin leicht abfallend geneigt ausgebildet ist und langsam und kontinuierlich um die Längsachse geschaukelt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzmedium SO₂ enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Prozeß erzeugtes SO₂ als Schutzgas rezirkuliert wird.

■}. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzmedium die eingeblasenen Sauerstoffströme umgibt und das Schutzmedium SO₂ und/oder Wasser und/oder Kohlenwasserstoffe enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Prozeß SO₂ zur Schlackenreinigung rezirkuliert wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die aus dem Konverter ausgetragene Schlacke in einem separaten Behälter im flüssigen Zustand im Prozeß erzeugtes SO2, ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel und Sauerstoff eingeblasen und der Schwefel des eingeblasenen SO₂ als Eisensulfid gebunden wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Kupfer-Nickel-Konzentrate unter Erzeugung einer Kupfer-Nickel-Legierung als NE-metallreiche Phase behandelt werden, die Legierung durch Chlorierung in wäßriger Phase gelöst wird, und die gelösten Metallchloride einer weiteren Behandlung zur Trennung von Kupfer und Nickel unterworfen werden.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Kupfer-, Nickel- und Kupfer-Nickel-Kobalt-Konzentrate mit Zuschlagstoffen in solchen Mengen in den Konverter chargiert werden, daß eine Schlacke mit einem Siliziumdioxid-Gehalt von über etwa 39% anfällt und die Temperatur der Schlacke über etwa 1300° C gehalten wird.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Blei-Konzentrate unter Erzeugung eines im wesentlichen zinkfreien Werkbleis verarbeitet werden, die Schlacke kontinuierlich im Konverter unter Einblasen von kohlenstoffhaltigem Material verblasen wird, in der verblasenen Schlacke auf dem Weg zu ihrem Äusiragseiide Metallsulfide durch Einblasen entsprechender Mengen von kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln, SO2 und Sauerstoff von unten nach oben erzeugt werden, die Metallsulfide von der

Schlacke abgetrennt werden und in den Abgasen des Konverters ausgetragene bleihaltige Steife kontinuierlich in dem Konverter rezirkulier! werden.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem länglichen, leicht geneigt liegend angeordneten Konverter mit abgerundetem Querschnitt, Beschickungsöffnungen für das feste Material und oxydierende Gase, die Auskleidung des Konverters durchdringende und unter der Oberfläche der Schmelze mündende Einblasvorrichttingen, einem Boden zur Aufnahme eines Bades einer metallreichen Schmelze mindestens über einen Teil der Länge des Konverters und einer Schlackenphase über die gesamte Länge des Konverters, Auslassen für eine metallreiche Phase, Schlacke und Abgasen, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter mit Dichtungen gegen Falschlufteintritt ausgestattet ist, die Auslässe für die metallreiche Phase und die Schlackenphase entgegengesetzt an den Enden des Konverters angeordnet sind, die unter der Oberfläche der Schmelze mündenden Einblasvorrichtungen über eine beträchtliche Länge des Konverters verteilt angeordnet und mindestens einige der Einblasvorrichtungen mit unabhängig voneinander regulierbaren Einleitungsvorrichtungen für gleichzeitigen Einleitung von Sauerstoff und gasförmigen oder flüssigen Schutzmedien ausgestattet sind, und mehrere unabhängig voneinander regulierbare Beschickungsvorrichtungen für festes Material über eine beträchtliche Länge des Konverters verteilt angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter mit Vorrichtungen für eine langsame schaukelnde Bewegung um die Längsachse ausgestattet ist.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der in die Schmelze mündenden Einblasvorrichtungen mit unabhängig voneinander regulierbaren Einleitungsvorrichtungen für die gleichzeitige Einleitung von kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel. Sauerstoff und SO2 in variablen Verhältnissen ausgestattet ist.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Beschickungsvorrichtungen für die festen Materialien auf der Decke des Konverters verteilt angeordnet und mit unabhängig voneinander regulierbaren Vorrichtungen zum Eindüsen von Gemischen aus Konzentraten und Sauerstoff in variablen Verhältnissen in die Atmosphäre über dem geschmolzenen Bad im Konverter ausgestattet sind.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Konverters zur Trennung von metallreicher Phase und Schlackenphase gestuft ausgebildet ist.

20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe für die Abgase und die Schlacke an demselben Ende des Konverters angeordnet sind.

21. Verfahren zur pyrometallurgischen Herstellung von metallischem Kupfer, Kupfer-Nickel oder Kobalt-Nickel aus ihren Sulfiden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem kippbaren, feuerfest ausgekleideten und gegen Falschluftzufuhr abgedichteten Konverter ein geschmolzenes im wesentlichen eisenfreies Sulfidbad hergestellt wird, in das Bad von unten durch mehrere Düsen Sauerstoff in solchen Gaskonzentrationen und Mengen eingeblasen wird, daß für hohe Reaktionsgeschwindigkeiten erforderliche Badtemperaturen erzielt werden bis die Gesamtmenge des mit dem ßad reagierten Sauerstoffs etwa der stöchiometrischen Menge entspricht, die zur Umsetzung etwa des gesamten in dem Bad vorhandenen Schwefels in SO₂ entspricht, SO2 als Schutzgas durch die Düsen und den Sauerstoff umgebend in solchen Mengen geregelt eingeblasen wird, die zum Schutz der Düsen und der umgebenden feuerfesten Auskleidung ausreichen, bis der Schwefelgehalt des Bades auf unter 5% gesenkt ist, und dann an Stelle von SO₂ ein Kohlenwasserstoffgas eingeblasen wird.

22. Verfahren zur Gewinnung von NE-Metallsulfiden aus NE-Metalle enthaltenden Schlacken, dadurch gekennzeichnet, daß in einem kippbaren, feuerfest ausgekleideten und gegen Falschluftzufuhr abgedichteten Gefäß ein NE-Metall enthaltendes Schlackenbad hergestellt wird, in das Bad von unten ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel, SO₂ und Sauerstoff in solchen Mengen eingeleitet wird, daß stark reduzierende Verhältnisse und kontrollierte Turbulenz zur Erzeugung von Metallsulfiden in situ eingestellt werden, und die Metallsulfide von der Schlacke abgetrennt werden.