DE2735808C2

DE2735808C2 - Vorrichtung zum Schmelzen und Raffinieren von verunreinigtem Kupfer

Info

Publication number: DE2735808C2
Application number: DE2735808A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 2114 Appel Berndt; Jens-Uwe Dipl.-Ing. 2050 Hamburg Hansen; Gerhard Dipl.-Ing. 2112 Jestenburg Kapell; Anton Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Schummer
Original assignee: Norddeutsche Affinerie AG
Current assignee: Aurubis AG
Priority date: 1977-08-09
Filing date: 1977-08-09
Publication date: 1984-11-29
Also published as: YU40200B; ZM7078A1; ZA783947B; FR2400065A1; FR2400065B1; FI782434A; IT1097662B; CA1099508A; AU517887B2; FI67880B; GB2002500A; ES472444A1; DE2735808A1; SE7808494L; US4200265A; BE869593A; IT7826478A0; JPS622016B2; GB2002500B; SE434304B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmel- 65 in Richtung des außerhalb der Projektion des Schachtzen und Raffinieren von verunreinigtem Kupfer, wie ofens liegenden Herdofenraumes weisenden Seite als Roh- oder Blisterkupfer, die im wesentlichen einen sich nach unten erweiternder Übergangskonus derart Schachtofen mit als Schleuseneinrichtung ausgebildeter ausgebildet ist, daß sich — nach Besetzen der Vorrich-

tung — eine auf der Herdofensohle abstützende und mindestens in Richtung des außerhalb der Projektion des Schachtofens liegenden Herdofenraumes abböschende Kupfersäule ausbilden kann, wobei die Erweiterung die Ausbildung einer Böschung zuläßt, maximal jedoch einen Winkel von 70° einschließt, im Obergangsbereich von Schachtofen und Herdofen auf die Böschung der Kupfersäule schwenk- und richtbare Brenner angeordnet sind und der Herdofen die an sich bekannten, zur metallurgischen Behandlung erforderlichen Vorricfetungsteile aufweist

Hierdurch ist bei derartiger Ausführung des Herdofens eine lange durch die Brenner bestreichbare Böschungsfläche gegeben, die eine hohe Schmelzleistung zuläßt

Die Schmelzleistung kann zusätzlich erhöht werden, wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung der untere Bereich des Schachtofens über seinen gesamten Umfang als Übergangskonus ausgebildet ist und derart mit dem Herdofen zu einer baulichen Einheit verbunden ist, daß sich eine allseits abböschende Kupfersäule ausbilden kann. Bei nur unwesentlicher Vergrößerung des Herdofens im Bereich des Schachtofens kann dann die Zahl der Brenner erhöht die Schmelzfläche und damit die Schmelzleistung mehr als verdoppelt werden. Zwischen Kupfersäule und dem nahe der Säule befindlichen Herdofenteil bildet sich ein freier, etwa ringförmiger Bereich aus, der ein ungestörtes Abfließen des geschmolzenen Einsatzgutes ermöglicht

Damit im Einschmelzbereich des Herdofens ein Kontakt von frisch gebildeter Schlacke und OfenausmaMerung unterbunden wird, empfiehlt es sich, eine Schutzschicht aus erstarrter Schlacke im Bereich des Schmelzniveaus zu bilden. Dies kann durch Anordnung von Kühlstücken in der entsprechenden Höhe der Herdofenwandung geschehen, wobei eine zusätzliche geeignete Einstellung der Brenner die Schutzschichtausbildung unterstützen kann. Eine geeignete Ausbildung der Schutzschicht Iä3t sich jedoch auch durch geeignete Brennereinstellung erzielen. Im weiteren Herdofenbereich findet ein Angriff der Ofenausmauerung wegen der praktisch nicht vorhandenen Relativbewegung von Schlacke im Bereich der Herdofenwandung nahezu nicht statt

Konstruktion und insbesondere Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich vereinfachen, wenn der Übergangskonus aus jeweils mindestens einen Brenner aufweisenden Segmenten gebildet wird. Beispielsweise läßt sich ein den gesamten unteren Schachtofenumfang einnehmender Übergangskonus aus 8 Segmenten fertigen. Diese Segmente samt Brenner können schnell ausgewechselt werden, ohne daß der Schachtofen leergefahren werden müßte. Es genügt lediglich die Brenner abzustellen.

Die im Übergangskonus befindlichen Brenner sind schwenkbar angeordnet so daß der Abschmelzprozeß gezielt, insbesondere gleichmäßig über die frei stehende Säule hinweggeführt werden kann. Durch im Herdofen angebrachte öffnungen zur Beobachtung des Schmelzprozesses läßt sich die geeignete Brennereinstellupg in einfachster Weise erzielen. Diese Ausführungsform ist besonders dann vorteilhaft wenn die Beschaffenheit des Einsatzgutes nicht hinreichend bekannt ist und die geeignete Brennerstellung durch Beobachtung des Abschmelzvorgangs erst zu ermitteln ist. Eine schwenkbare Anordnung ist allerdings entbehrlich, wenn die Eigenschaften des Einsatzgutes und die Betriebsbedingungen, beispielsweise aus Parallelvorrichtungen, hinreichend bekannt sind.

In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung können im Unterteil des Schachtofens Vorwärmbrenner vorgesehen werden. In Verbindung mit den hei-Ben Abgasen der im Übergangsbereich befindlichen Brenner, die auf ihrem Weg durch den Schachtofen ihre fühlbare Wärme an die Kupfersäule abgeben, ist mit ihrer Hilfe eine weitgehende beliebige Vorwärmung des Roh- oder Blisterkupfers, gegebenenfalls bis nahe an

ίο den Schmelzpunkt möglich. Im Unterschied zu den sonst üblichen, im Ofenschacht angeordneten Schmelzbrennern sind sie nicht nachteilig, da ja ein Abschmelzvorgang unterbleibt und der schädliche Kontakt zwischen Schlacke und Schachtofenausmauerung nicht zustände kommen kann. Die Vorwärmbrenner können in ein oder zwei Reihen angeordnet werden.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung besitzt der Schachtofen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein über Regelvorrichtungen bis in den Herdofen wirkendes Sauggebläse. Hierdurch läßt sich einerseits der Druck bzw. Unterdruck im Herdofen in weiten Grenzen einstellen und andererseits die Gasgeschwindigkeit im Schachtofen derart regeln, daß die Abgase den Schachtofen in technisch und wirtschaftlich sinnvoller Weise abgekühlt verlassen.

Im unterhalb und seitlich vom Schachtofen liegenden Herdofen können am erschmolzenen Kupfer die erwünschten bzw. erforderlichen metallurgischen Operationen unterschiedlichster Art durchgeführt werden.

Insbesondere für deren kontinuierliche Durchführung ist es zweckmäßig, den Herdofen mit mindestens einer siphonartigen Trennwand und schachtofenseitig mit Düsen oder Lanzen zum Eintrag oxidierender Gase, die neben Luft vorzugsweise auch sauerstoffreiche Gase oder technisch reiner Sauerstoff selbst sein können, auszustatten. Hierdurch lassen sich die im erschmolzenen Kupfer befindlichen Verunreinigungen in die Schlacke überführen, die durch Schlackenabzugsöffnungen entfernt werden kann. In Verbindung mit der weiterhin vorteilhaften Anordnung von Düsen oder Lanzen zum Eintrag reduzierender Gase in den hinter der Trennwand liegenden Teil des Herdofens, lassen sich beliebige metallurgische Maßnahmen ergreifen, so daß Kupfer mit in weiten Grenzen variierbaren Eigenschaften gewonnen werden kann. Durch regelbare Abgasgebläse lassen sich innerhalb des Herdofenbereiches getrennte Gasführungen oder die Einleitung des Abgases des Polprozesses in den Blasbereich des Herdofens zur Ausnutzung des Energiegehaltes durch Nachverbrennung bewerkstelligen.

Im Herdofen können die öffnungen zur Handhabung der Schlacke und des Überlaufs des schmelzflüssigen Gutes derart ausgebildet werden, daß das Niveau der Schmelze variierbar ist Dabei kann beispielsweise die Schlackenentnahme, ggf. nach Zugabe von Flußmitteln, chargenweise oder kontinuierlich, erfolgen. Ebenso kann das Kupfer diskontinuierlich oder kontinuierlich,

z. B. in eine Gießmulde geleitet werden.

Sofern erforderlich oder wünschenswert, kann der Herdofen der erfindungsgemäßen Vorrichtung flüssiges Kupfer anderer Quellen, etwa eines Kupferkohverters, aufnehmen, das dann gemeinsam mit dem im Schachtofen erschmolzenen Kupfer den erforderlichen metallurgischen Operationen unterworfen wird.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. la bis c veranschaulichen schematisch Möglichkeiten der Anordnung von Herdofen und Schachtofen

jeweils im Vertikalschnitt und in Draufsicht.

F i g. 2 stellt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in der bevorzugten Ausführungsform gemäß F ig. Ic dar.

In Fig. 1 zeigt eine bekannte Ausführungsform a einen seitlich auf dem Herdofen 2 aufsitzenden Schachtofen 1, dessen Wandung mit dem Gewölbe des Herdofens 2 einen Winkel von praktisch 90° bildet. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung gemäß b ist der untere Bereich des Schachtofens 1 als Obergangskonus 3 ausgebildet. Deutlich sichtbar ist bei gleicher Herdofenhöhe die Böschung länger und damit die Schmelzfläche stark vergrößert. Den Ausgestaltungen gemäß a und b ist gemeinsam, daß eine Schmelzfläche entsprechend der durch die Herdofenbreite sich ergebenden Böschung 5 zur Verfugung steht.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß c sitzt der Schachtofen 1 derart auf dem Herdofen 2 auf, daß sich eine allseits abböschende, frei stehende Kupfersäule ausbilden kann.

Mit 4 sind die auf die Kupfersäule richtbaren Brenner bezeichnet.

Die Vorrichtung gemäß F i g. 2 besitzt einen Schachtofen 1 und einen Herdofen 2, die durch den Übergangskonus 3 miteinander zu einer baulichen Einheit verbun- den sind. Im Übergangskonus 3 befinden sich die abwärts gerichteten Brenner 4, die auf die frei stehende Kupfersäule gerichtet sind. Die Böschung 5 der Kupfersäule ist durch gestrichelte Linien kenntlich gemacht.

Zur Vorwärmung des Roh- oder Blisterkupfers befinden sich im Unterteil des Schachtofens 1 Vorwärmbrenner 6.

Der Herdofen ist durch zwei siphonartige Trennwände 7 und 8 in drei separate Bereiche getrennt. Im schachtofenseitig ersten Bereich sind Blaslanzen 9 angeordnet, mit deren Hilfe, gegebenenfalls unter Zugabe metallurgisch wirkender Stoffe, über Aufgabevorrichtung 10, die Verunreinigungen verschlackt werden können. Die Schlacke wird über die Schlackeaustrittsöffnungen 11 abgezogen.

Zur Einstellung des Sauerstoffgehaltes wird im schachtofenseitig zweiten Herdofenbereich über Lanzen 12 Polgas eingetragen. Dabei gegebenenfalls gebildete Schlacke wird über die Schlackeaustrittsöffnung 13 abgezogen. Reines Kupfer wird über die Vorrichtung 14 abgezogen.

Die bei Schachtofen zum Einschmelzen von Rohoder Blisterkupfer üblichen Eintragsschleuse und Sauggebläse sind in der Figur nicht dargestellt

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 Aufgabevorrichtung für das Einsatzgut und einen Herd-Patentansprüche: ofen zur Kupferraffination aufweist Aus US-PS 16 82 343 ist eine Vorrichtung zum

1. Vorrichtung zum Schmelzen und Raffinieren Schmelzen und Reinigen von Eisen- und Nichteisenmevon verunreinigtem Kupfer, die im wesentlichen ei- 5 tallen bekannt, bei der Herdofen und Schachtofen eine nen Schachtofen mit als Schleuseneinrichtung aus- bauliche Einheit bilden. In der vorbekannten Vorrichgebildeter Aufgabevorrichtung für das Einsatzgut tung stützt sich die Materialsäule des Schachtofens auf und einen hiermit eine bauliche Einheit bildenden der Sohle des Schachtofens ab, wobei eine Wand den Herdofen zur Kupferraffination aufweist, da- Obertritt ungeschmolzenen Materials in den Herdofen durch gekennzeichnet, daß der mit dem io verhindert. Die DE-OS 2427360 beschreibt eine Ofen-Herdofen (2) eine bauliche Einheit bildende Schacht- anordnung zum Schmelzen von Roheisen und/oder ofen (1) auf dem Herdofen (2) aufsitzt, wobei der Schrott mit einem Ofenraum und einer Chargiervorrichuntere Bereich des Schachtofens (1) mindestens auf tung. Hierbei sind unterhalb des Ofens Induktionsspulen der in Richtung des außerhalb der Projektion des zur Unterstützung des unter reduzierenden Bedingun-Schachtofens (1) liegenden Herdofenraumes weisen- 15 gen erfolgenden Einschmelzvorgangs angeordnet In den Seite als sich nach unten erweiternder Über- der vorbekannten Vorrichtung ist der Schacht durch das gangskonus (3) derart ausgebildet ist, daß sich — Gewölbe des Ofenraums hindurchgeführt Aus DE-AS nach Besetzen der Vorrichtung —eine auf der Herd- 2418 109 ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen ofensohle abstützende und mindestens in Richtung Stahlerzeugung bekannt, bei der eine schleusenartige des außerhalb der Projektion des Schachtofens (1) 20 Aufgabevorrichtung am Schachtofen vorgesehen ist liegenden Herdofenraumes abböschende Kupfer- und wobei Schachtofen und ein herdofenartiger Raumsäule (5) ausbilden kann, wobei die Erweiterung die abschnitt eine bauliche Einheit bilden. Der Schmelz-Ausbildung einer Böschung zuläßt, maximal jedoch sumpf ist als elektromagnetische Gegenstromrinne auseinen Winkel von 70° einschließt, im Obergangsbe- gebildet Die vorbekannte Vorrichtung eirmöglicht im reich (3) von Schachtofen (1) und Herdofen (2) auf 25 Falle der Beschickung mit festem Einsatzgut nur eine die Böschung (5) der Kupfersäule schwenk- und sehr begrenzt bzw. eng abböschende Materialsäule, wo-

" richtbare Brenner (4) angeordnet sind und der Herd- durch eine Steigerung der Schmelzleistung über erwei-

ofen (2) die an sich bekannten, zur metallurgischen terte Böschungsflächen nicht möglich ist

Behandlung erforderlichen Vorrichtungsteile (9,12) Neben elektrischen öfen oder Flammöfen sind insbe-

aufweisL 30 sondere in jüngerer Zeit auch Schachtofen zum Ein-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- schmelzen von Roh- oder Blisterkupfer bekanntgeworzeichnet, daß der untere Bereich des Schachtofens den, die mit mehreren übereinander liegenden Reihen

(1) über seinen gesamten Umfang als Übergangsko- von Brennern betrieben werden (DE-AS 20 62 144). nus (3) ausgebildet ist und derart mit dem Herdofen Hierbei wird das Kupfer im Schachtofen selbst ge-

(2) zu einer baulichen Einheit verbunden ist, daß sich 35 schmolzen und durch ein Stichloch in einen oder mehreeine allseits abböschende Kupfersäule ausbilden re Flamm- oder Kippöfen übergeführt Es kann auch kann. eine Oberführung in hintereinandergeschaltete öfen er-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch folgen, in denen zwecks Entfernung der Verunreinigungekennzeichnet, daß der Übergangskonus (3) aus je- gen verblasen und zur Einstellung des Sauerstoffgehalweils mindestens einen Brenner (4) aufweisenden 40 tes gepolt wird.

Segmenten gebildet ist. Nachteilig beim Erschmelzen des verunreinigten

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An- Kupfers, wie Roh- oder Blisterkupfer, im Ofenschacht Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß im zy- selbst ist, daß die Ofenausmauerung durch unvermeidlindrischen Unterteil des Schachtofens (1) Vorwärm- baren Kontakt mit der flüssigen Schlacke einem erheblibrenner (6) angeordnet sind. 45 chen Verschleiß unterworfen ist, daß die Brenner unter

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An- erheblichem Überdruck arbeiten müssen und daß die spräche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Gasdurchlässigkeit im Schmelzbereich der Kupfersäule Schachtofen (1) mit einem über Regelvorrichtungen gering und insbesondere ungleichmäßig ist

bis in den Herdofen (2) wirkenden Sauggebläse aus- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum

gestattet ist. 50 Schmelzen und Raffinieren von verunreinigtem Kupfer

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An- bereitzustellen, die die bekannten, insbesondere die vorspräche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der genannten Nachteile vermeidet und dennoch konstruk-Herdofen (2) mindestens eine siphonartige Trenn- tiv nicht aufwendiger als die herkömmlichen Vorrichwand (7) und schachtofenseitig Düsen oder Lanzen tungen ist

(9) zum Eintrag oxidierender Gase aufweist. 55 Die Aufgabe wird gelöst, indem eine Vorrichtung

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An- zum Schmelzen und Raffinieren von verunreinigtem spräche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupfer, die im wesentlichen einen Schachtofen mit als

. Herdofen (2) hinter der Trennwand (7) Düsen oder Schleuseneinrichtung ausgebildeter Aufg;abevorrich-Lanzen (12) zum Eintrag von reduzierenden Gasen tung für das Einsatzgut und einen hiermit eine bauliche aufweist 60 Einheit bildenden Herdofen zur Kupferraffination auf

weist entsprechend der Erfindung derart ausgestaltet

wird, daß der mit dem Herdofen eine bauliche Einheit

bildende Schachtofen auf dem Herdofen aufsitzt, wobei der untere Bereich des Schachtofens mindestens auf der