FI73242C - Ways of casting molten metal-containing slag by means of a mold. - Google Patents

Description

7324273242

TAPA SULAN, METALLI PITO ISEN KUONAN VALAMISEKSI MUOTILLAA WAY TO MAKE THE MOLT, METAL HOLDING TO MAKE YOUR own slag

Tämä keksintö kohdistuu erikoisesti ei-rautametallien sulatuksessa sivutuotteena syntyvän ei-rautametallipitoisen kuonan valamiseksi yläpuolisella, pohjattomalla muotilla edullisesti niin, että kuonaan jääneen ei-rautametallin talteensaanti jatkokäsittelynä tapahtuvassa vaahdotus-5 prosessissa antaa hyvän tuloksen. Erityisesti tapa soveltuu kuparisulatossa syntyvän kuparipitoisen kuonan käsittelyyn.This invention is particularly directed to the casting of non-ferrous slag as a by-product in the smelting of non-ferrous metals in an overhead, bottomless mold, preferably so that recovery of the non-ferrous metal remaining in the slag in the further flotation process gives good results. The method is particularly suitable for the treatment of copper-containing slag generated in a copper smelter.

Valumenetelmää voidaan menestyksellä käyttää muunkin sulan valamiseen haluttuun yksinkertaiseen muotoon esim. kuljetusta ja/tai varastointia varten.The casting method can be successfully used to cast other melt into the desired simple shape, e.g. for transport and / or storage.

10 Esitettävällä keksinnöllä saavutetaan parannettu taloudellinen tulos valu- ja jäähdytysvaiheessa muihin tunnettuihin menetelmiin verrattuna suuria tonnimääriä valettaessa.The present invention achieves an improved economic result in the casting and cooling step compared to other known methods for casting large tons.

Hyvän tuloksen saavuttaminen vaahdotusprosessissa edellyttää arvomine-raalien korkeaa puhtaaksijauhautumisastetta, jonka edellytyksenä on 15 mineraalikiteiden selvärajaisuus ja kohtuullisen suuri raekoko (10 - 200 p m).Achieving a good result in the flotation process requires a high degree of purification of the precious minerals, which requires a clear boundary of 15 mineral crystals and a reasonably large grain size (10 - 200 p m).

Kiteytymisen ja riittävän kiteenkasvun edellytyksenä on sulan kuonan riittävän hidas jäähtyminen kiinteäksi (alle 800 - 900°C), jonka jälkeen loppujäähdytys voidaan tehdä nopeasti jatkaen esim. vesijäähdytyksellä 20 tai ns. patajäähdytyksessä.The precondition for crystallization and sufficient crystal growth is a sufficiently slow cooling of the molten slag to a solid (below 800 - 900 ° C), after which the final cooling can be carried out quickly, e.g. by water cooling 20 or so-called. patajäähdytyksessä.

Jauhatusenergia on rikastusprosessissa yleensä huomattava (8-16 kWh/t) ja kuparikuonalla perinteisesti vielä suurempi (22 - 50 kWh/t), koska vaaditaan erittäin hieno jauhatusaste. Hyvin kiteytynyt ja vedellä jäähdytetty kuona on hauras ja jauhatusenergia siten pienempi kuin 25 huonosti kiteytyneellä kuonalla, jossa lisäksi tarvitaan hienompi jauhatus. Hitaasti jäähtyneellä kuonalla saadaan parempi rikastustulos.The grinding energy is usually considerable in the enrichment process (8-16 kWh / t) and traditionally even higher with copper slag (22-50 kWh / t) because a very fine degree of grinding is required. The well-crystallized and water-cooled slag is brittle and the grinding energy is thus less than 25 poorly crystallized slag, which also requires finer grinding. Slowly cooled slag gives a better enrichment result.

Ennestään tunnetaan mm. menetelmä, jonka mukaisesti kuona valetaan kuonaojiin. Kuonaojan pohjalla on hiekkaa ja seulottua hienoa kuona-mursketta, joka estää kuonan sekoittumista hiekkaan. Muutaman tunnin 30 2 73242 vapaan jäähtymisen jälkeen kuonaa jäähdytetään vesisuihkuilla jäähty-misen nopeuttamiseksi.It is already known e.g. a method of pouring slag into slag sinks. There is sand and screened fine slag-crushed sand at the bottom of the slag, which prevents the slag from mixing with the sand. After a few hours of free cooling, the slag is cooled with water jets to accelerate cooling.

Valettaessa kuonaa kuonaojiin kuonaa tulee jaksottain ja lopullinen paksu (500 - 700 mm) valu muodostuu kerroksista, joista kukin on erik-5 seen nopeasti jähmettynyt ennen seuraavan kuonasulaerän saapumista. Tämä sen vuoksi, että sula leviää suurelle pinta-alalle vain 100 -- 150 mm:n kerrokseksi. Lopullisen valun valmistuttua ojaan nopeutetaan jäähtymistä vesisuihkutuksella. Vesisuihkutus aiheuttaa myös valun haurastumista, joka helpottaa jatkokäsittelyssä tapahtuvaa 10 hienontamista.When casting slag into slag ponds, the slag enters periodically and the final thick (500 - 700 mm) casting consists of layers, each of which is rapidly solidified in Erik-5 before the arrival of the next batch of slag melt. This is because the melt spreads over a large area only in a layer of 100 to 150 mm. After the final casting in the ditch is completed, cooling is accelerated by water spraying. Water spraying also causes the embrittlement of the casting, which facilitates comminution in the further processing.

Valujen irrotus ja kaivuu ojista on erittäin kallista ja kalustoa kuluttavaa. Samoin ojien kunnostus suurine materiaalisiirtoineen. Ojien pohjapetimateriaaliksi tarvitaan lisäksi seulottua hienoa (make-up) kuonamursketta.Removal of castings and digging from ditches is very expensive and consuming equipment. Likewise, the rehabilitation of ditches with large material transfers. In addition, screened fine (make-up) slag crumb is needed as the bottom bed material of the ditches.

15 Eräs toinen tunnettu menetelmä on kuvattu US-patenttijulkaisussa 4 046 323, jossa kuonan valu tapahtuu noin 40 tonnin patoihin ja jäähdytys tapahtuu ilma- ja vesijäähdytyksenä. Jähmettynyt iso kuonavalu-kappale kaadetaan padoista maahan. Jos valu on vielä sisältä sula ja juoksevassa muodossa, se ei kestä kaatoa ja/tai pudotusta, vaan sula 20 kuona valuu maahan ja jäähtyy nopeasti ehtimättä kiteytyä riittävästi. Kun pataan valettu valukappale jäähdytetään täysin kiinteäksi padassa ja saadaan hauraaksi ja rikkonaiseksi vedellä jäähdyttämällä, ja kaadetaan sen jälkeen padasta maahan, ei sulan valumisvaaraa ole. Tämä edellyttää kuitenkin vähintään 15 - 24 h jäähdyttämisaikaa padassa tehos-25 tetusta vesijäähdytyksestä huolimatta, koska lämmönsiirto kuonasta muodostuneen valukappaleen sisäosasta on hidas.Another known method is described in U.S. Patent 4,046,323, in which slag is poured into dams of about 40 tons and cooled by air and water cooling. The solidified large slag casting piece is poured from the dams into the ground. If the casting is still molten and in liquid form from the inside, it will not withstand pouring and / or falling, but the molten slag will drain to the ground and cool rapidly without having sufficient crystallization. When the casting cast in the pot is completely solidified in the pot and made brittle and broken by cooling with water, and then poured from the pot into the ground, there is no risk of the melt running down. However, this requires a cooling time of at least 15 to 24 h in the pot, despite the enhanced water cooling, because the heat transfer from the inside of the slag casting is slow.

Edelläkuvattu menetelmä vaatii erittäin suuret jäähdytyspatainvestoinnit patojen korkean hinnan ja tarvittavan suuren lukumäärän vuoksi, koska padassaoloaika on em. pituinen. Menetelmä lienee kannattavuuden 20 rajoilla tai rajan alapuolella, kun huomioidaan myös käyttökustannukset kalliiden patojen uusimisineen.The method described above requires very large cooling pot investments due to the high cost of the dams and the large number required, because the pot residence time is of the above-mentioned length. The method is likely to be within or below the profitability 20 limit, also taking into account operating costs with the replacement of expensive dams.

3 732423 73242

Nyt kehitetyn uuden menetelmän avulla voidaan päästä edellä mainittujen menetelmien haitoista. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät ilmi vaatimuksesta 1.The new method now developed makes it possible to overcome the disadvantages of the above methods. The essential features of the invention appear from claim 1.

Tämän uuden menetelmän mukaisesti kuona valetaan ylhäältäpäin tasaisel-0 la kuonamurskepohjalla sijaitsevaan, hieman ylöspäin suippenevaan, esim. katkaistun kartion muotoiseen muottiin. Kartiokkuus muotissa on päästöä varten. Muotti on siis pohjaton ja on yläosastaan ainakin osaksi avoin.According to this new method, the slag is poured from above into a slightly upwardly tapering mold, e.g. a truncated cone, located on a flat slag base at the top. The conicity in the mold is for release. The mold is thus bottomless and is at least partially open at the top.

Murskepohjan hienorakeinen (esim. 0-100 mm) materiaali muodostuu ^0 itsestään jäähtyvän valun haurastuessa ja murentuessa lämpökutistumi-sen ja sisäisten jännityserojen vuoksi viimeistään kuonaa pois siirrettäessä, joten erillistä seulontaa ei välttämättä tarvita, kuten ojavalussa. Tarvitaan vain valupohjan tasaus samalla kauhakuormaajalla, jolla kuonavalut siirretään pois esim. murskaukseen ennen valumuotin ^0 asettamista uudelleen alustalle. Valumuotti tiivistyy alareunasta murskealustaan omalla painollaan.The fine-grained (e.g. 0-100 mm) material of the crushed bed is formed when the self-cooling casting becomes brittle and crumbles due to heat shrinkage and internal stress differences at the latest when the slag is removed, so separate screening is not necessarily required, as in ditch casting. All that is required is to level the casting base with the same bucket loader, with which the slag castings are moved away, e.g. The casting mold compacts from the bottom to the crushed base with its own weight.

Valumuotin koko voidaan optimoida tarvittavan jäähtymisajan, tilantarpeen, käsittelysysteemin, sulan kuljetusastian koon yms. perusteella.The size of the mold can be optimized based on the required cooling time, space requirements, processing system, size of the molten transport vessel, and so on.

20 Jos halutaan tehdä pienempiä valukappaleita, voidaan useampi muotti ryhmitellä muottikasetiksi ja valaa hitaasti jäähtyviä täysiä kuona-kakkuja tarpeen mukaan, koska muuten ei iso muotti aina tule täyteen riippuen sulaton kuonanlaskutilanteesta (määrästä). Nopeasti jäähtyneen kuonan osuus ei näin ollen paljoa kasva. Nopeammin jäähtynyttä kuonaa 20 syntyy siis vain valukappaleen pinnalle kuoreksi. Pienellä kappaleella tarvitaan ohuempi ja isolla paksumpi kuori. Pintakuoren osuus koko valun massasta on joka tapauksessa pieni ja suhteessa suunnilleen samansuuruinen niin pienellä kuin isollakin kappaleella. Valtaosa materiaalista jäähtyy riittävän hitaasti tehostetusta vesijäähdytyksestä 20 huolimatta kuonan hitaan lämmönsiirron johdosta.20 If smaller castings are to be made, several molds can be grouped into a mold cassette and slow-cooling full slag cakes can be poured as needed, otherwise the large mold will not always be full depending on the slag settling situation (quantity). The proportion of rapidly cooled slag thus does not increase much. Thus, the more rapidly cooled slag 20 is formed only on the surface of the casting as a shell. A smaller piece requires a thinner shell and a large one a thicker shell. In any case, the proportion of the surface shell in the total mass of the casting is small and approximately equal in size for both small and large pieces. The majority of the material cools slowly enough despite the enhanced water cooling 20 due to the slow heat transfer of the slag.

Valetun kuonan pintaosan jäähdyttäminen suoritetaan esim. vesisuihku-tuksella vain niin kauan, jotta valun ulkopinnalle muottia vasten on 4 73242 muodostunut riittävän paksu ja luja kuori pitämään vielä sisältä sulassa tilassa oleva valu koossa ja muotti voidaan nostaa pois uuteen paikkaan uutta valua varten. On erikoisesti siis huomattava, että valukappaletta ei siirretä muotin mukana eikä kaadeta tässä menetelmässä, vaan se jää 5 vapaasti alustalleen. Näin muottia tarvitaan selvästi lyhyempi aika (esimerkiksi alle puolet) kuin tunnetuissa vastaavissa menetelmissä. Näin samalla muottimäärällä päästään suurempaan kapasiteettiin ja muottikustannukset pienenevät huomattavasti.The cooling of the surface part of the cast slag is carried out e.g. by water spraying only until a sufficiently thick and strong shell has formed on the outer surface of the casting against the mold to keep the casting in the molten state still inside and the mold can be lifted out to a new location. It should therefore be noted in particular that the casting is not transferred with the mold or poured in this method, but remains free on its base. Thus, a much shorter time (e.g. less than half) is required for the mold than in known similar methods. In this way, higher capacity is achieved with the same number of molds and mold costs are significantly reduced.

Muottijäähdytyksen ja sen jälkeen tapahtuvan jäähtymisen yhteinen aika 10 määräytyy jäähdytystavasta ja -tarpeesta. Kiinteän kuoren koossa pitämä valukappale jäähtyy edelleen esim. vedellä nopeutettuna sisäosan silti jäähtymättä liian nopeasti kuonan huonon lämmönjohtokyvyn vuoksi. Vesijäähdytyksellä valukappale samalla haurastuu murskauksen helpottamiseksi jatkossa kuten nykyäänkin tunnetusti tehdään.The total time 10 for mold cooling and subsequent cooling is determined by the method and need for cooling. The casting held in size by the solid shell continues to cool, e.g., accelerated with water, without still cooling the inner part too quickly due to the poor thermal conductivity of the slag. At the same time, with water cooling, the casting becomes brittle to facilitate crushing in the future, as is known today.

15 Valumuotti voidaan edullisesti valmistaa teräslevystä kalliin, mutta yleisesti käytetyn valuteräspadan/muotin sijasta. Muotti voidaan myös valmistaa kaksinkertaiseksi, jolloin muotin seinämien väliin voidaan sijoittaa nestejäähdytys, ja tällöin myös lämmön talteenotto on mahdollista.The casting mold can advantageously be made of steel sheet instead of the expensive but commonly used cast steel pot / mold. The mold can also be made double, in which case liquid cooling can be placed between the walls of the mold, in which case heat recovery is also possible.

20 Jäähdytystä voidaan siis suorittaa suihkuttamalla vettä muotin ulko puolelle tai suihkuttamalla vettä ulkopuolelta tai sivuilta muotin ja jäähtyessään kutistuvan valukappaleen pinnan väliseen rakoon. Lisäksi, kuten edellä todettiin, jäähdytys voi tapahtua myös kaksikerroksisen muotin välitilassa virtaavan siirtonesteen avulla.Thus, cooling can be accomplished by spraying water on the outside of the mold or by spraying water from the outside or sides into the gap between the mold and the surface of the shrinkable casting as it cools. In addition, as stated above, cooling can also take place by means of a transfer fluid flowing in the intermediate space of the two-layer mold.

25 Keksinnön mukaisessa menetelmässä valu - jäähdytys - valun purku -ja alustan tasaus uutta muotin sijoitusta ja valua varten voidaan edullisesti suorittaa esim. siltanosturiradan alla järjestettynä siten, että valut etenevät vyöhykkeenä, jota seuraa jäähtymisvyöhyke, valujen poisto- ja alustan tasausvyöhyke juuri ennen uutta muotin sijotusta 30 valuvyöhykkeen etenemissuunnassa rengas (tiilenpottouunin) -kierron tapaan. Menetelmälle on edullista myös se, että sula voidaan valaa suoraan valupadasta yhden ja saman kuljetusnosturin, edullisesti sulaton siltanosturin avulla nosturiradan alla ilman erillistä kaato-vaunua.In the method according to the invention, casting - cooling - unloading and leveling of the substrate for new mold placement and casting can advantageously be performed e.g. under the overhead crane track 30 in the direction of travel of the casting zone, similar to the ring (brick kiln) cycle. It is also advantageous for the method that the melt can be poured directly from the ladle by means of one and the same transport crane, preferably a smelter bridge crane, under the crane track without a separate pouring carriage.

3535

Claims (8)

1. Tapa sulan ei-rautametallipitoisen kuonan valamiseksi muotin avulla, tunnettu siitä, että korkeassa lämpötilassa oleva ei-rautame-tallipitoinen sula valetaan pohjattomaan, ylöspäin suippenevaan muottiin, joka yläosastaan on ainakin osaksi avoin.A method for casting molten non-ferrous metal-containing slag by means of a mold, characterized in that the high-temperature non-ferrous metal-containing melt is cast in a bottomless, upwardly tapering mold which is at least partially open at the top. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa tunnettu siitä, että sula valetaan kuonamurskepohjalla sijaitsevaan muottiin.A method according to claim 1, characterized in that the melt is poured into a mold located on a slag crushed base. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että muotin oma paino tiivistää muotin alareunan alustaansa.A method according to claim 1, characterized in that the mold's own weight seals the lower edge of the mold to its base. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että muottiin valetusta sulasta syntyvää valukappaletta jäähdytetään suihkuttamalla vettä muotin ja jäähtyessään kutistuvan valukappaleen pinnan väliseen rakoon.A method according to claim 1, characterized in that the casting formed from the melt cast in the mold is cooled by spraying water into the gap between the mold and the surface of the shrinkable casting as it cools. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että muottiin valettua sulaa jäähdytetään kaksinkertaisen muotin seinämien välissä virtaavan siirtonesteen avulla.A method according to claim 1, characterized in that the melt cast in the mold is cooled by means of a transfer fluid flowing between the walls of the double mold. 5 732425 73242 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että muotti voidaan nostaa pois syntyneen valukappaleen päältä heti valukappaleen pinnan jähmettymisen jälkeen valukappaletta siirtämättä.A method according to claim 1, characterized in that the mold can be lifted off the top of the casting immediately after the surface of the casting has solidified without moving the casting. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että valussa käytettävät muotit ryhmitellään usemman muotin käsittäviksi kaseteiksi.A method according to claim 1, characterized in that the molds used in the casting are grouped into cassettes comprising several molds. 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että muotti valmistetaan teräslevystä.Method according to Claim 1, characterized in that the mold is made of steel plate.