LU84186A1 - Procede d'affinage au feu du cuivre - Google Patents

Description

La présente invention concerne des améliorations apportées au procédé dit d'affinage au feu du cuivre.

On sait que l'affinage en vue de la production du cuivre commercial est réalisé dans des fours à réverbère statiques et, plus récemment, rotatifs, dans lesquels de l'air (éventuellement enrichis en oxygène) est insufflé pour oxyder graduellement les éléments moins nobles que le cuivre (Zn, Fe etc.) et les faire passer dans la scorie. Celle-ci est ensuite éliminée et le cuivre partiellement oxydé subit une opération de désoxydation (perchage) permettant d'obtenir en définitive du cuivre métallique relativement pur.

Le cuivre ainsi traité représente ce qu'on appelle le cuivre commercial affiné au feu qui peut être coulé dans des formes commerciales voulues ou en anodes; dans ce dernier cas, l'affinage thermique est généralement moins poussé puisque son complément est confié au processus électrolytique ultérieur.

La teneur résiduelle en du cuivre affiné au feu ' èt perché est généralement de l'ordre de 0,05 % ou moins.

Dans le passé, la réduction était réalisée par diverses techniques (utilisation de matières végétales telles que troncs et branches d'arbre etc.) mais selon les techniques modernes, cette réduction s'effectue généralement par un traitement gazeux a l'aide d'une tuyère ou d'une lance, l'agent réducteur étant notamment du gaz ammoniac craqué (75 % H^ et 25 % ^) ou des hydrocarbures (J.J. Oudiz, Journal of Metals, Dec.1973, p.35-38) .

Dans la pratique industrielle, ces opérations sont généralement menées de manière relativement empirique, faute d'une technique permettant de contrôler les paramètres opératoires et de régler le déroulement des opérations.

L'opérateur se contente généralement de prélever un échantillon dont l'examen révèle si la réduction a été menée à son terme.

La présente invention repose sur l'observation inattendue qu'il est possible de suivre le déroulement des opérations d'affinage au feu du cuivre du fait que l'évolution de la température au sein du bain fondu constitue une indication de l'évolution de la réduction. En effet, on s'est aperçu, si l'on laisse évoluer librement la température au cours de la réduction selon les processus industriels classiques, éventuellement en ayant arrêté le brûleur de chauffe, que la température passe par un maximum qui permet d'identifier le stade final de la réduction. On dispose donc d'un moyen simple pour déterminer de manière précise le moment où la réduction peut être arrêtée.

Le caractère inattendu du principe décrit résulte du fait que le moyen simple de la mesure de la température maximale et accessoirement de son évolution, soit suffisamment significatif et fiable pour une application industrielle, sans qu'il soit nécessaire de recourir aux outils classiques de mesure de la teneur en oxygène des bains du type "OXYCELL" qui sont difficilement mis en oeuvre dans les conditions industrielles.

La présente invention porte donc de manière plus précise sur un procédé d'affinage au feu du cuivre dans des fours statiques ou de préférence rotatifs comportant successivement une opération d'oxydation en vue d'oxyder les éléments moins nobles que le cuivre , une élimination de la scorie formée et une réduction, caractérisé en ce que ladite réduction est réglée en fonction du maximum de température observé au cours de la réduction et accessoirement de l'évolution de la température.

Selon l'invention, les mesures de température transmises par une sonde sont de préférence enregistrées en continu au cours de la réduction et sont traitées électroniquement en vue d'agir sur les paramètres de la réduction. Ce traitement électronique est avantageusement exercé par un microprocesseur ou par les techniques classiques du traitement des données par ordinateur.

On a recours de préférence par la pratique de la technique à des tuyères en acier réfractaire a double enveloppe, la partie intérieure servant à insuffler du gaz oxydant (généralement de l'air ou de l'air enrichi en oxygène) dans la phase d'oxydation ! et du gaz réducteur (généralement de l'ammoniac craqué) lors de la phase de réduction, cette partie intérieure étant elle-même gainée d'une seconde enveloppe dans laquelle est admis de l'azote servant à la fois au refroidissement de la tuyère, au déblocage éventuel de celle-ci en cas d'obstruction et à régler la cinétique de la réaction par des effets de turbulence.

Dans ce type d'installation, on peut mesurer en continu la pression et le débit de gaz dans les deux zones de la tuyère et agir automatiquement ou non sur les réglages d'admission notamment en cas de bouchage. On a observé notamment qu'un effet de "balancement", c'est-à-dire d'alternance de forte pression à la tuyère centrale et à l'enveloppe périphérique, peut notamment pallier un bouchage éventuel.

Le fait de disposer d'un paramètre de mesure fiable et facilement mesurable de l'évolution de la réduction, offre la possibilité de rendre continu ou semi-continu le processus d'affinage au feu.

Par une adaptation de l'équipement en utilisant un four du type ASARCO notamment, il est possible d'introduire des charges solides en amont, d'opérer l'oxydation et la réduction par zone et de prélever en continu le cuivre fondu traité, l'admission ' du gaz réducteur par une tuyère du type décrit étant commandée en continu en fonction des données de température relevées par une sonde thermique disposée dans la zone de réduction.

Avantageusement, trois fours sont disposés en cascade, le premier servant à la fusion, l'oxydation étant opérée dans un second four et finalement, le perchage ou réduction se faisant dans un troisième four.

A nouveau, dans le cas précité, les données de température et éventuellement les données de débit et de pression dans la partie centrale et dans la partie périphérique de la tuyère sont intégrées y i électroniquement et servent à régler le processus de réduction.

La programmation est réalisée en pratique sur base de courbes d'étalonnage de 1'évolution idéale de la température du bain pour une valeur maximale déterminée.

Il convient de noter que le recours à des techniques analytiques complémentaires telles que la spectrométrie d'émission permet encore d'affiner la précision du réglage du processus opératoire.

Les données complémentaires de telles techniques peuvent être intégrées aux données de mesure de température pour un réglage automatique ou semi-automatique de la marche du four.

La technique utilisée présente l'avantage inconstes-table de permettre, mieux que par le passé, de régler avec précision la réduction et donc d'obtenir non seulement des produits d'excellente qualité mais aussi de réduire fortement la consommation totale du combustible • utilisé pour chauffer les fours. La transposition en continu offre bien entendu les avantages spécifiques de cette technique (diminution du coût de production, réduction de la main d'oeuvre) joints aux avantages prémentionnés.

Bien qu'on ait décrit des modes d'exécution particulièrement préférés de l'invention, il doit être bien entendu que ceux-ci ont été donnés à titre d'illustration sans caractère limitatif et que de nombreuses variantes et modifications restent possibles dans le cadre de l'invention tel que défini dans les revendications qui suivent.

Claims (11)

1. Procédé d'affinage au feu du cuivre dans des fours statiques ou de préférence rotatifs comportant successivement une opération d'oxydation en vue d'oxyder les éléments moins nobles que le cuivre, une élimination de la scorie formée et une réduction, caractérisé en ce que ladite réduction est réglée en fonction du maximum de température observé au cours de la réduction et accessoirement de l'évolution de la température.

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les mesures de température transmises par une sonde sont enregistrées en continu au cours de la réduction et sont traitées électroniquement en vue d'agir sur les paramètres de la réduction.

3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit traitement électronique est exercé par un microprocesseur ou par les techniques classiques du traitement des données par ordinateur.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'on utilise des tuyères en acier réfractaire à double enveloppe, la partie intérieure servant à insuffler du gaz oxydant dans la phase d'oxydation et du gaz réducteur lors de la phase de réduction, cette partie intérieure étant elle-même gainée d'une seconde enveloppe dans laquelle est admis de l'azote servant à la fois au refroidissement de la tuyère, au déblocage éventuel de celle-ci en cas d'obstruction et au réglage de la cinétique de la réaction par des effets de turbulence. *·

5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'on mesure en continu la pression et le débit de gaz dans les deux zones de la tuyère et agit automatiquement ou non sur les réglages d'admission, en particulier en cas de bouchage.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'on introduit des charges solides en amont d'une installation en vue de la fusion et opère l'oxydation et la réduction par zone et prélève en continu le cuivre fondu traité, l'admission du gaz réducteur par une tuyère étant commandée en continu en fonction des données de température relevées par une sonde thermique disposée dans la zone de réduction.

7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'on opère dans trois fours qui sont disposés en cascade, le premier servant à la fusion, l'oxydation étant opérée dans un second four et finalement, le . perchage ou réduction se faisant dans un troisième four.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les données de température et les données de débit et de pression dans la partie centrale et dans la partie périphérique d'une tuyère sont intégrées électroniquement et servent à régler | le processus de réduction.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la programmation de la ! marche du four est réalisée en pratique sur base de courbes d'étalonnage de l'évolution idéale de la température du bain pour une valeur maximale déterminée.. » - 9 -

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que des techniques analytiques complémentaires, notamment la spectrométrie d'émission, sont utilisées pour affiner la précision du réglage du processus opératoire.

* 11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé ί en ce que les données complémentaires des techniques analytiques citées sont intégrées aux données de mesure de température pour un réglage automatique ou semi-automatique de la marche du four. A i