NO152734B - Fremgangsmaate og innretning for rengjoering av en magnetseparators matrise - Google Patents

Abstract

FREMGANGSMÅTE OG INNRETNING FOR RENGJØRING AV EN MAGNETSEPARATORS MATRISE.

Description

Fremgangsmåte ved kontinuerlig smeltning av malmer eller konsentrater i herdeovn, og ovn for utførelse av fremgangsmåten.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved kontinuerlig smelting av malmer og konsentrater i herdeovn og angår særlig en fremgangsmåte ved fremstilling av metaller direkte fra spesielle malmer og konsentrater, og en herdeovn for utførelse av en slik fremgangsmåte.

Oppfinnelsen er anvendbar ved smelting av malmer og konsentrater (for eksempel sulfidiske malmer eller konsentrater) av metaller så som kobber, nikkel og bly og ved fremstilling av jern og stål fra oksy-diske malmer eller konsentrater, og ved fremstilling av tinn fra tinnoksydkonsen-trater. Den er også anvendbar ved smelting av sinkførende malmer og konsentrater, under hensyntagen til det som er anført senere i beskrivelsen.

Skjønt oppfinnelsen er spesielt egnet ved direkte smelting av finpartiklede eller pulveriserte malmer og konsentrater, kan den, med de heri beskrevne passende modi-fikasjoner, anvendes ved smelting av malmer eller konsentrater hvorav en del er i stykkform eller det hele eller en del innbefatter pelletiserte eller på annen måte agglomererte fine partikler. Uttrykket «partikkelformig» er anvendt for å betegne og innbefatte faste materialer av oven-nevnte typer, hvis partikler er fine nok til å kunne behandles pneumatisk eller ved strømning under tyngdens påvirkning i rør. I de fleste tilfeller er partiklene mindre enn en centimeter i diameter.

Det anvendte uttrykk «uraffinert metall» innbefatter matte, og uttrykket «raffinert metall» er ikke begrenset til metall av høy renhet.

Oppfinnelsen utnytter de hurtige reaksjoner mellom oksygenholdig gass, som luft, oksygen eller oksygenanriket luft, og varme partikkelformede oksyderbare faste materialer, som sulfider eller faste karbonholdige brennstoffer. Den varme som frembringes av disse hurtige reaksjoner, skaffer den nødvendige energi for å holde smelte-og nedsmeltningsoperasjonene igang.

Det er tidligere kjent fremgangsmåter for kontinuerlig smeltning av malmer og konsentrater i herdeovn, hvor malmen smeltes under tilførsel av oksygenholdig gass, og eventuelt under tilsetning av brensel, og fra hvilken ovn metallet, eventuelt matte, og slagg trekkes av gjennom særskilte utløp. Det er videre, f. eks. fra britisk patent nr. 923 233 kjent å innføre findelt malm, flussmidler, brensel og luft i smeltebadet gjennom dyser på en slik måte at smeiten i smeltesonen gis en sirkulerende bevegelse.

Det er videre f. eks. fra fransk patent nr. 321 392, kjent å frembringe turbulens i en raffineringssone ved injeksjon av oksygenholdig gass.

Fra tysk patent nr. 241 320 er der kjent en fremgangsmåte ved reduksjon av malm i en sirkulær herdeovn ved hvilken malm og brensel smeltes ned under oksyderende betingelser og idet badet bringes til å pulse-re, hvorpå smeiten overføres til en annen sone hvor reduksjonen foregår under reduserende betingelser og metall tas ut i en ende av sonen mens slaggen ved pulsering føres over en demning i den annen ende av ovnen hvorpå den fraskilte slagg delvis tappes ut av ovnen, og delvis føres tilbake til nedsmeltningssonen. Ved denne prosess ut-føres ingen raffinering i ovnen. I den egent-lige reduksjonssone føres utredusert og ut-skilt metall i motstrøm til slaggen ved en pulserende bevegelse av gassen i sonen som frembringes ved utsugning og innblåsning av denne reduserende atmosfære.

Foreliggende oppfinnelse angår således en fremgangsmåte ved kontinuerlig smeltning av malmer eller konsentrater i en herdeovn, hvor malmen smeltes under til-førsel av oksygenholdig gass, og eventuelt under tilsetning av brensel, og fra hvilken ovn metallet og slaggen, og eventuelt matte, trekkes av gjennom særskilte utløp og er karakterisert ved en kombinasjon av de i og for seg kjente trekk at: a) malmen og den oksygenholdige gass innføres i smeiten på en slik måte at en turbulent, sirkulerende bevegelse av smeiten frembringes i smeltesonen,

b) uraffinert metall bringes til å strømme kontinuerlig fra smeltesonen til

raffineringssonen hvor det raffineres ved injeksjon av oksygenholdig gass,

c) turbulens frembringes i raffineringssonen ved injeksjon av oksygenholdig

gass, og

d) raffinert metall trekkes kontinuerlig av fra raffineringssonen,

og de nye trekk at:

e) den dannede slagg bringes til å flyte i motstrøm til metallet i raffineringssonen og føres av, eventuelt gjennom smeltesonen, til en særskilt, rolig slaggfraskillelsessone, hvorfra slaggen kontinuerlig trekkes av, f) strømning av metall til slaggfraskillelsessonen forhindres praktisk talt

helt, og

g) metall som skilles ut fra slaggen i slaggfraskillelsessonen, bringes til å

strømme tilbake til smeltesonen eller raffineringssonen.

Oppfinnelsen omfatter også en herdovn for utførelse av foreliggende fremgangsmåte, og innbefatter et. lukket kammer hvori er anordnet en smeltesone, en raffineringssone med et metallutløp og en slaggfraskillelsessone, idet disse soner er adskilt, men i forbindelse med hverandre, og med anordning for innføring av malm

eller konsentrat i en strøm av smeltet materiale i smeltesonen, karakterisert ved:

a) at slaggfraskillelsessonen og raffineringssonen ligger i grener eller forlengelser av ovnen og er forbundet med smeltesonen, b) anordning for i ovnen å holde en kontinuerlig strøm av smeltet materiale flytende fra smeltesonen til raffineringssonen, c) lanser for injisering av oksygenholdig gass i strømmen av smeltet materiale i smelteovnen for å bevirke turbulens og sirkulasjon av det smeltede materiale deri. d) lanser, hvorav en eller flere kan være skråttstillet, for injisering av oksygenholdig gass i strømmen av smeltet materiale i raffineringssonen for å bringe slaggen til å flyte i motstrøm til metallet i raffineringssonen og til å flyte inn i slaggfraskillelsessonen, e) at bunnen i slaggfraskillelsessonen er høyere enn bunnen i smeltesonen for

stort sett å forhindre flytning av metall inn i slaggfraskillelsessonen, og

f) at slaggfraskillelsessonen er forsynt med et slaggutløp og har en bunn som

skråner oppover fra innløpsenden mot slaggutløpet for å lette tilbakeflytningen til raffineringssonen av metall som utskilles fra slaggen i slaggfraskillelsessonen.

Uttrykket «lanse» er anvendt for å betegne et rør med ett eller flere utløp hvorigjennom partikkelformig materiale og/eller oksygenholdig gass, som luft, oksygen eller oksygen-anriket luft, og/eller gassformig, flytende eller partikkelformig fast brensel og/eller flussmidler eller andre tilset-ninger, injiseres eller innmates i ovnen.

De ildfaste materialer som anvendes ved foring av ovnen er avpasset efter de reaktanter som anvendes, og de produkter som dannes i ovnen, og til temperaturen og andre betingelser som hersker i ovnen. Alternativt kan i visse soner av ovnen væskekjølte kapper anvendes for å danne veggene og/eller taket av ovnen.

Ovnen ifølge oppfinnelsen kan når den betraktes i planet, være lineær, ringformet, rektangulær, D-formet, U-formet eller av annen passende form, innbefattende de former av oppfinnelsen som er illustrert ved tegningene.

Uttrykket «ringformet ovn» er anvendt for å betegne en ovn enten den er sirkulær eller formet på annen måte slik at ett eller flere kontinuerlige løp dannes for strømningen av flytende materiale, og hvori en del av det smeltede materiale, særlig slaggen, bringes til å sirkulere fra raffineringssonen inn i påmatnings- og hovedsmeltesonen. Oppfinnelsen innbefatter men er ikke begrenset til, anvendelsen av en ringformet ovn.

Slaggfraskillelsessonen og raffineringssonen i ovnen kan innbefatte grener eller forlengelser av ovnen som er forbundet med smeltesonen eller -sonene, og i en utførel-sesform av oppfinnelsen er slaggfraskillelsessonen anordnet i forbindelse med strøm-men av smeltet materiale før dette når raffineringssonen. Gassavløpet anbringes be-kvemt over slaggfraskillelsessonen eller

-grenen.

De partikkelformige råmaterialer, som fortrinnsvis forvarmes, injiseres eller mates inn i eller på det smeltede materiale i ovnen ved påmatnings- og hovedsmeltesonen. Disse materialer kan påmates ved hjelp av mateskruer, pneumatisk injeksjon eller på annen måte. Oksygenholdig gass innføres fortrinnsvis med de partikkelformige materialer og kan også innføres i ovnen på andre steder slik at de er rettet på eller ned i den flytende strøm av smeltet materiale.

Det har vist seg ønskelig å sikre kraftig bevegelse, omrøring eller turbulens av det smeltede materiale ved innføringsste-det for de partikkelformige materialer, dvs. i påmatnings- og hovedsmeltesonen, og in-jiseringen eller påmatningen av de partikkelformige materialer og/eller oksygenholdig gass utføres fortrinnsvis slik at man oppnår denne tilstand.

Varmen som utvikles i badet av smeltet materiale ved exoterme reaksjoner, kan suppleres ved brenningen av partikkelformede materialer på vei til badet og/eller ved å brenne brennbare gasser utviklet ved reaksjoner i badet og/eller ved forbrenning av karbonholdige brennstoffer tilsatt sammen med de partikkelformige råmaterialer.

Ved foreliggende fremgangsmåte mates og injiseres fortrinnsvis pulveret sammen med luft eller luft anriket med oksygen eller annen gass inn i smeltebadet. I noen tilfelle kan en del av de partikkelformige materialer og eventuelt stykkformige materialer mates inn i badet under tyngdens påvirkning eller innføres med mateskruer.

Ved oppfinnelsen utnyttes reaksjons-hastigheten mellom varme fine partikkelformige sulfider på den ene side eller findelt kull eller lignende på den annen side, og varme oksygenholdige gasser. Så snart som de partikkelformige materialer kom-mer inn i den varme ovn og iallfall når de treffer eller går inn i smeltebadet, rea-gerer de kraftig. I tilfelle av sulfider inn-trer exoterme reaksjoner av typen: og i tilfelle av kull, som blåses eller mates inn med findelt malm, brenner karbonet i kullet til CO og litt til C02, men slik C02 er i påmatnings- og hovedsmeltesonen, til-bøyelig til straks å reagere med varme partikler av forkokset materiale under dan-nelse av CO i henhold til reaksjonen: Karbonmonoksydet er da tilgjengelig, både for å redusere metalloksydene og til å brennes og således avgi mere varme etter-som gassene passerer videre gjennom ovnen.

Man skulle vente at da partikkelformige materialer injiseres i ovnen, ville al-vorlige støvtap opptre. Dette er imidlertid ikke tilfelle da partiklene, som lett opp-varmes og i noen tilfelle er delvis smeltet,

lett tas opp i badet, hvori de innmates eller

injiseres, som i alminnelighet er i en skum-mende eller boblende tilstand. I virkelig-heten fåes en slags skrubbevirkning.

En anordning slik som en gass-skjerm kan anbringes i ovnen over strømmen av smeltet materiale for praktisk talt å forhindre tilbakestrømning av gasser.

Slaggfraskillesessonen eller -grenen er fortrinnsvis konstruert med en rygg eller en slaggdemning og med bunnen i sonen eller grenen skrånende oppover fra ovnskammeret til ryggen eller slaggdemningen. Den ende av gulvet av slaggsonen eller -grenen som er nærmest til smeltekammeret i ovnen, er fortrinnsvis anordnet ved eller nær ved det tilsiktede nivå av matten eller metallet i kammeret, og nivået for slaggdemningen er anbragt over det tilsiktede nivå for matten eller metallet.

Forholdene i slaggfraskillelsessonen og i den lavere del av utløpsenden av raffineringssonen hvorfra metallet tappes, er fortrinnsvis rolige. Oksygenholdig gass bringes til å stråle ned i eller mot overflaten av materialet i raffineringssonen eller en del av denne, på en slik måte at der bevirkes en strømning i motsatt retning av slaggen i raffineringssonen på overflaten av det smeltede metall eller matte, bort fra metallutløpet.

Ifølge oppfinnelsen frembringes der en betraktelig sammensetningsgradient mellom påmatningssonen og det punkt ved hvilket metallet tappes.

Noen utførelsesformer av oppfinnelsen er illustrert ved de vedlagte tegninger, hvor: Figur 1 er et horisontalt snitt av en utførelsesform av ovnen. Figur 2 er et vertikalt snitt efter linjen 2-2 på figur 1. Figur 3 er et vertikalt snitt langs linjen 3-3 på figur 1. Figur 4 er et horisontalt snitt av en annen utførelsesform av ovnen. Figur 5 er et vertikalt snitt langs linjen 5-5 på figur 4. Figur 6 er et snitt langs linjen 6-6 på figur 4. Figur 7 er et horisontalt snitt gjennom en annen utførelsesform av ovnen. Figur 8 er et vertikalt snitt langs linjen 8-8 i figur 7. Figur 9 er en perspektivtegning av en annen utførelsesform av ovnen. Figur 10 er et horisontalsnitt av ovnen i figur 9. Figur 11 er et vertikalsnitt langs linjen 11-11 i figur 10. Figur 12 er et horisontalsnitt av nok en utførelsesform av ovnen. Figur 13 er et vertikalsnitt langs linjen 13-13 i figur 12. Figur 14 er en perspektivtegning av en annen utførelsesform av ovnen. Figur 15 er et horisontalsnitt gjennom ovnen i figur 14. Figur 16 er et vertikalsnitt langs linjen 16- 16 i figur 15. Figur 17 er et vertikalsnitt langs linjen 17- 17 i figur 15. Figur 18 er et horisontalsnitt gjennom nok en utførelsesform av ovnen. Figur 19 er et vertikalsnitt langs linjen 19- 19 i figur 18, og

figur 20 er et vertikalsnitt langs linjen 20- 20 i figur 18.

Under henvisning til tegningene hvor de samme referansetall er anvendt for å indikere like eller tilsvarende deler, og under særlig henvisning til figur 1 til 3, er den ovnen som er vist i disse tegninger av den «ringformede» type og innbefatter en ytre sirkulær vegg 30, en indre sirkulær vegg 31, et gulv 32, et ringformet kammer 33 og et velvet ringformet tak 34. En slagg-fraskillelsesgren 35 og en raffineringsgren 36 er forbundet med det ringformede kammer 33. Et gassavløp 37 er anbrakt over slaggfraskillelsesgrenen 35.

Partikkelformige malmer eller konsentrater, fortrinnsvis forvarmet, og om nødvendig forblandet med karbonholdig brensel, mates pneumatisk eller på annen måte inn i det ringformede kammer gjennom lanser eller pulverpåmatere 38, 39 som rager ned gjennom taket 34 eller gjennom den ytre vegg 30.

Et bad av smeltet materiale 40 dannes i bunnen eller trauget av kammeret 33 og bringes til å flyte hovedsakelig i retning mot klokken som vist i figur 1. På denne figur er retningen av strømmen av metall eller matte vist ved piler som er trukket fullt, og retningen av strømmen av slagg er vist ved stiplede piler. De partikkelformige malmer eller konsentrater mates inn i eller på det smeltede materiale 40 i påmatnings- og hovedsmeltesonen A.

Oksygenholdig gass injiseres i eller på det smeltede materiale 40 gjennom lansene 41, 42 som rager inn i den sekundære smeltesone B, og også gjennom lansene 43, 44, 45 som rager inn i raffineringssonen D i raffineringsgrenen 36, og om ønskes kan oksygenholdig gass også injiseres med det partikkelformige materiale gjennom lansene 38, 39.

Lansene 38, 39, 41, 42, 43, 44 og 45 er vist på tegningene som sluttende i en kort avstand ovenfor overflaten av det smeltede materiale 40 slik at de partikkelformige materialer og/eller gasser som injiseres gjennom disse, er rettet mot overflaten av det smeltede materiale, men i en alternativ form av oppfinnelsen (ikke vist) kan en hvilken som helst av lansene konstrueres og anordnes slik at den stikker ned under overflaten av det smeltede materiale.

Minst én av lansene 38, 39, 41 og 42 heller eller står i en vinkel i forhold til ver-tikalen for å gi eller medvirke til å gi en fremadgående bevegelse av det smeltede materiale 40 i den ønskede retning i kammeret 33 (mot klokken på tegningen).

Lansene 43, 44, 45 heller i den motsatte retning til strømmen av metall eller matte i raffineringsgrenen 36 slik at de bevirker en motstrømning av slaggen i raffineringsgrenen 36 bort fra tappehullet 46 og mot det ringformige kammer 33. Metallet eller matten strømmer utover i raffineringsgrenen 36 og føres ut gjennom tappehullet eller utløpet 46.

Slaggrenen 35 er forsynt med en utad og oppad skrånende bunn 47, en rygg eller slaggdemning 48, en slaggdam eller reser-voar 49 og en slaggfraskillelsessone C.

En gasskjerm 51 kan anbringes i det ringformige kammer 33 slik at den rager fra taket 34 nesten til overflaten av det smeltede materiale 40.

Ved smeltning av sulfidkonsentrat fåes ved fremgangsmåten fortsatt oksydasjonen av svovel, jern og noen andre lett oksyderbare elementer som påbegynnes i påmatningssonen A. Svovelet forlater badet som SO, mens jernet og andre oksyderbare elementer går i slaggen ved en reaksjon av typen

Ved jern- eller tinnmalmsmeltning tjener den oksygenholdige gass, som blåses inn ved punkter så som 41 og 42, til å for-brenne eventuelt ubrent karbon eller karbonmonoksyd som forlater påmatningssonen A og går inn i den sekundære smeltesone B. Den oksygenholdige gass som blåses inn ved punkter så som 43, 44, 45, tjener til å oksydere ut karbonet fra halv-stålba-det for å bringe det til det ønskede nivå før stål tappes gjennom tappehullet 46. Det er i alminnelighet ikke nødvendig eller ønskelig å tilsette mere oksygenholdig gass ved 43, 44, 45 ved tinnsmeltning.

Slagg dannet i påmatnings- og hovedsmeltesonen A og i sekundærsmeltesonen B flyter sakte og rolig ut gjennom slagg-grenen 35, over ryggen eller demningen 48 og føres ut gjennom tappehullet 50. Slaggen i slaggrenen 35 holdes flytende ved varmeutbytning (fra varme gasser som går til gassutløpet 37).

Metallet eller matten fortsetter å flyte rundt ringen, og en del går inn i raffineringsgrenen 36, hvor det trekkes ut kontinuerlig eller halvkontinuerlig gjennom tappehullet 46. Eventuell slagg som dannes i raffineringsgrenen 36, bringes til å strøm-me i motstrøm tilbake til det ringformige kammer 33, og en del av den kan resirkuleres, og en del kan strømme i motstrøm til matten eller metallet og forlate ovnen ved 47.

Gasser som dannes ved innføring gjennom lansene ved stillinger så som 38, 39, 41 og 42, er tilbøyelige til å bevege seg i med-strørn med det smeltede materiale, mens gasser som dannes ved innføring gjennom lansene i stillinger så som 43, 44, 45, kan være tilbøyelige til å bevege seg i motstrøm til det smeltede materiale, i det minste i en del av ringen.

Den mengde av det smeltede materiale som resirkuleres i påmatnings- og hovedsmeltesonen A, er ikke kritisk og bestem-mes hovedsakelig av den relative påmat-ningshastighet for faste stoffer i forhold til tappehastigheten for slagg gjennom tappehullet 50 og for metall gjennom tappehullet 46.

Ved oppstarting av ovnen innføres bare brensel og luft eller oksygen-anriket luft i det ringformige kammer 33 gjennom brennere ved stillinger så som 38, 42 og 45. Begynnelsesdammen av smeltet materiale kan bygges opp enten av konsentrater pluss flussmiddel og/eller av produkter fra en tidligere behandling.

I tillegg til flussmidlene som kan tilsettes med den partikkelformede malm eller konsentrater, kan mere findelte flussmidler passende tilsettes gjennom en eller flere av lansene i raffineringsgrenen 36 som for eksempel gjennom lansen 45. Alternativt kan de tilsettes ved et punkt nær lansen 45 gjennom åpninger eller sideører (ikke vist). Slaggen som dannes ved reaksjonen av denne flussmiddeltilsetning, er tilbøyelig til å bevege seg i motstrøm til matten eller metallet. Ved smelting av sulfider hjelper dette til å fjerne de siste spor av uønskede elementer, for eksempel jern i tilfelle av kobber og nikkel, og ved stålfremstilling hjelper motstrøms-slaggstrøm-ningen til å raffinere med henblikk på svovel og fosfor og noen andre forurensnin-ger.

Tappehullet 46 hvorigjennom metall eller legering kan tas ut kontinuerlig eller halvkontinuerlig, kan ha en hvilken som helst passende form, for eksempel kan det være et neddykket tappehull eller en hevert eller en åpen leppe, men i det siste tilfelle må der enten utenfor eller innenfor ende-veggen av raffineringsgrenen 36 anbringes en slags skjerm (ikke vist) for å forhindre at slagg flyter ut sammen med metallpro-duktet.

Bunnen av raffineringsgrenen 36 kan være mer eller mindre horisontal ved jern-og stålfremstilling. Ved smeltning av sulfider er det imidlertid ofte fordelaktig at bunnen skråner svakt nedover fra hoved-bunnen i ovnen mot tappehullet 46. Ved såvel kobber- som blyfremstilling er det fordelaktig at enden av raffineringsgrenen 36 ender i en «sump» (som vist på figur 13) som fortrinnsvis er adskillig centimeter dypere enn resten av badet i raffineringsgrenen 36. Det neddykkede tappehull 46 eller hevert kan passende være forbundet til bunnen av denne sump.

Det er fordelaktig om metallet i bunnen av sumpen får avkjøle til bare ca. 80°C— 150°C over smeltepunktet før det tappes. Dette er for å bevirke at så meget som mulig av det inneholdte svovel skilles ut fra oppløsning i blyet eller kobberet før metallet forlater ovnen. Kjølingen kan opp-nåes ved å anvende en dyp sump eller ved å føre en kjølevæske gjennom metallkjø-lere eller ved å blåse kold luft gjennom en eller flere lanser som er dypt neddykket i sumpen eller på annet egnet vis.

Når det er ønskelig å innføre klum-formige materialer, for eksempel sement-kobber ved kobbersmeltning, kan disse materialer tilføres gjennom åpninger eller dører (ikke vist) i veggene eller taket av enten den ringformige del av ovnen eller av raffineringsgrenen 36.

Det vil forståes at sterkt varierende kjemiske reaksjoner og betingelser finner sted ved hver enkelt av de forskjellige anvendelser av oppfinnelsen på forskjellige malmer og konsentrater. Ved smelting av sulfider foreligger der således oksyderende betingelser rundt hele den ringformige del, mens der ved smeltning av jernoksyder anvendes en atmosfære som i det minste i påmatningssonen A, er reduserende.

I det siste tilfelle er det en fordel å ha badet dekket med fast karbonholdig materiale i påmatningssonen og i noen avstand langs strømmen av væske fra dette sted. Det nødvendige karbon i form av pulverisert kull eller koks tilsettes sammen med den fine malm eller det kan blåses inn i badet gjennom hjelpelanser i nærheten av påmatningssonen A ved j ern- og stålf remstil-ling. Karboninnholdet av metallet i badet i den ringformige del av ovnen holdes i halv-stålområdet slik at der er tilstrekkelig «internt» brensel i metallet til å gi den nødvendige varme ved den endelige blås-ning med oksygenholdig gass i raffineringsgrenen 36.

Den følbare varme i avløpsgassene kan, ved alle utførelsesformer av oppfinnelsen, anvendes for en rekke formål, som tørring og forvarming av de partikkelformige påmatningsmaterialer, forvarming av de oksygenholdige gasser, fremstilling av damp eller for andre formål. Ved jernsmelting kan noe av gassen, sammen med fin kull eller koks, også anvendes for delvis for-re-dusering av de partikkelformige malmer før de mates på ovnen.

For å tappe ovnen tom ved slutten av en driftsperiode eller forsøk, kan der anvendes en uttapningsplugg anbragt på et passende sted, alternativt kan hele ovnen være konstruert slik at den tillater at den helles svakt mot tappehullet 46.

I figur 4, 5 og 6 er vist en ovn av rektangulær form. Henvisningene har samme betydning som i figur 1, 2 og 3.

Ovnen har en ytre vegg 30 og en inn-vendig øy-vegg 55. Lansene 41 og 42 er ført inn i ovnen gjennom sideveggen 56 og er anbragt i en vinkel som vist i figur 4, for å meddele en fremadgående bevegelse til det smeltede materiale som strømmer fra påmatnings- og hovedsmeltesonen A mot den sekundære smeltesone B, og derpå fortsetter sin bevegelse i ovnen mot klokken.

Det vil sees at gassrommet 57 over det smeltede materiale på venstre side av øy-veggen 55 som vist i figur 4 og 5, er betraktelig større enn gassrommet 58 på påmat-ningssonesiden av veggen 55. Dette har den fordel at gasstrømningshastigheten senkes i det større rom 57 og således muliggjør at medrevne partikkelformige materialer og slaggdråper faller tilbake i badet før gassen går ut gjennom slaggrennen 35 og gassutløpet 37.

Ved smelting av jern- eller tinnmalm letter også senkningen av hastigheten av gassene i rommet 57 brenningen av karbonmonoksyd som forlater påmatningssonen A. Det er fordelaktig ved denne spesielle anvendelse å blåse den oksygenholdige gass gjennom dyser anbragt slik at de bevirker en turbulent strømning så som 41 og 42'. Dette hjelper til med den fullsten-dige forbrenning av karbonmonoksyd og fine meddrevne kokspartikler.

I figur 7 og 8 er vist en ovn med to øy-vegger 55 og 55', to påmatnings- og hoved-smeltesoner A og A', og to sett lanser 38, 39 og 38' og 39', hvorigjennom de partikkelformige materialer kan innføres enten sam-tidig eller avvekslende i påmatningssonene A og A'. Lansene 41 og 41' som heller i motsatt retning, er anbragt for injeksjon av oksygenholdig gass. I denne ovnen er slaggrenen 35 anbragt diametralt motsatt raffineringsgrenen 36.

Ved denne ovnen er det mulig å stenge ned og foreta reparasjoner i en av påmatningssonene A eller A' mens den annen fremdeles er i drift. Hvis det, for reparasjon av foringen eller av annen grunn er ønskelig å stenge ned og isolere en av påmatningssonene, senkes en ildfast skjerm (ikke vist) gjennom fjernbare deler av taket 34 i ovnen ved steder ved enden av øyveggene 55 og 55' eftersom det ønskes.

I figur 9, 10 og 11 er vist en lineær ovn med en sentral påmatnings- og hoved-smeltesone A hvori partikkelformige råmaterialer og, om ønskes, oksygenholdig gass, innføres gjennom skråttstillede lanser 38, 39. Disse lanser er anbragt omtrent tangentialt til påmatningssonen A slik at de gir det smeltede materiale i denne sone en sirkulerende eller roterende bevegelse. Kammeret er innsnevret på hver side av sonen A som vist ved 62 i figur 10, hvorved der dannes en tilnærmet sirkulær påmatningssone hvori den nevnte sirkulerende bevegelse av det smeltede materiale lettes.

Slaggrenen 35 og raffineringsgrenen

. 36 er anbragt i stikk motsatte ender av ovnen og er forbundet med den sentrale påmatningssone A som vist i figur 10. Ovnen

kan helles i en liten vinkel på rullene 59 for å lette reparasjon av den ildfaste foring og/eller tømning av flytende materialer ved slutten av en driftsperiode. En stasjonær skorsten er anbragt over gass-; utløpsåpningen 37 ved enden av ovnen.

I figur 12 og 13 er vist nok en utførel-sesform av ovnen som her har en sirkulær påmatnings-smeltesone A hvori partikkelformige materialer og eventuelt oksygenholdig gass innføres gjennom lansene 38, 39 som er anbragt i en vinkel slik at de gir det smeltede materiale i sone A en sirkulerende bevegelse. Slaggrenen 35 stikker ut vannrett i rett vinkel på raffineringsgrenen 36.

Ved en annen utførelsesform av oppfinnelsen (ikke vist) raker grenen som fører til den sekundære smeltesone B, slaggfraskillelsessonen C og raffineringssonen D, som er anordnet i rett linje i grenen, tangentialt ut fra og er forbundet med påmatnings- og hovedsmeltesonen A, Der bevirkes en sirkulasjon av det smeltede materiale i påmatningssonen A, fortrinnsvis i en retning som fører materiale langs den tangentiale gren til den sekundære smeltesone B og derved til sonene C og D. Grenen kan være innsnevret mellom sonene C og D. Ved en annen alternativ anordning (ikke vist) kan to sirkulære påmatningssoner anvendes hvori sirkulasjo-nen av smeltet materiale anordnes i motsatte retninger og grenen som føres til sonene B, C og D er forbundet sentralt til kammeret som inneholder de to sirkulære påmatningssoner.

Ved den utførelsesform av oppfinnelsen som er vist i fig. 14 til 17, er ovnen U-formet og slaggrenen 35 og raffineringsgrenen 36 er parallelle og side ved side. Partikkelformige påmatningsmaterialer innfø-res gjennom en eller begge av lansene 38, 39. Oksygenholdig gass innføres gjennom lansene 41, 42 og lansene 43, 44, 45. Partikkelformige materialer og/eller oksygenholdig gass kan påmates sammen eller hver for seg gjennom lansene 38, 39 efter ønske. Ved passende valg av vinkelen på lansene 38, 39, 41 og 42 av de anvendte gasstrykk, er det mulig å oppnå en relativt lang opp-holdstid av de reagerende partikkelformige materialer i gassrommet over den sirkulære påmatningssone A før materialene treffer overflaten av det smeltede materiale i sonen. Et konisk eller velvformet tak (ikke vist) kan anordnes over påmatningssonen A hvor chargen sirkulerer, og dette tak kan være av ildfast materiale av god kvalitet eller kan være av væskeavkjølt metall. En skorsten 37 for bortføring av gass er anbragt ved enden av slaggrenen 35.

I figur 18 til 22 er vist en ringformet ovn som inneholder en sentral kjerne 60 av stykkmalm eller konsentrater eller ag-glomerater eller pelletiserte fine materialer. Den pelletiserte malm eller lignende påmates gjennom rennen 75 inn i en roter-ovn 76 hvorved der bevirkes en varmeover-føring til den innkommende pelletiserte malm fra avgangsgassene som passerer opp gjennom skorstenen 70. Oppholdstiden i ovnen 76 er tilstrekkelig til å tillate noen foroksydasjon eller forreduksjon (efter-ønske) av den pelletiserte malm eller -konsentrat å finne sted før materialet tømmes ut i den vertikale sjakt 61 og derved i sent-rum av ovnen. Mere partikkelformig malm eller -konsentrat kan innføres i påmatnings-smeltesonen A i ovnen ved beholde-ren 77 og skruepåmaterne 78, 79. Oksygenholdig gass innføres gjennom lansene 41, 42, 43, 44 og 45. Andre trekk ved ovnen er tilsvarende til dem ved ovnen vist i figur 1 til 3.

Det er uønskelig å ha for høy hastighet på de varme gasser som går ut gjennom ovnen 76, da støvtapene ellers kan være betraktelige. Dette er imidlertid vanligvis bare et problem hvis der påmates meget fine uagglomererte materialer gjennom rennen 75.

Ved noen anvendelser, og særlig ved fremstilling av jern og stål, er det fordelaktig å tilsette litt fin koks eller stykkull eller trekull til påmatningen på ovnen 76. Disse karbonholdige klumper hjelper ikke bare til med å sikre opprettholdelse av sterkt reduserende betingelser i ovnen, men forhindrer sammensveising av jernet i pelletene eller andre klumper til hverandre eller til innsiden av veggene i ovnen.

Det har vist seg å være fordelaktig å tilblande den fine jernmalm eller -konsentrater før pelletisering av del finmalt koksgrus eller koks eller ikkebakende kull. Mengden er vanligvis mellom 10 og 20 pst. Slikt karbonholdig materiale i pelletene letter hurtige reduksjonsreaksjoner i ovnen 76, og hjelper også til å forhindre den førnevnte sammensveising av pellets til hverandre og til ovnsveggene. Noé av dette karbon forblir vanligvis i de varme pellets når de føres inn i smeltesonen i den egent-lige ovn hvor det oppløses i badet av varmt metall. Det blir så en del av det «interne brensel» i badet eftersom dette beveger seg til raffineringssonen D under luft- og/eller oksygenstrålene.

Pelletene kan fremstilles med eller uten bindemidler og med eller uten tilsetning av flussmidler.

Hvis det skulle vise seg at de karbonmonoksyd-rike gasser som passerer opp

gjennom sjakten 61 til ovnen, er for varme, kan de passende kjøles ved injeksjon av damp gjennom en lanse eller åpning (ikke

vist). Slik damp vil, bortsett fra sin kjø-lende virkning, inngå i en reaksjon med det meget varme karbonmonoksyd ifølge lig-ningen:

Det varme hydrogen som således fremstilles, virker som et meget effektivt re-duksjonsmiddel i ovnen 76.

Varmen i avgangsgassene fra alle ut-førelsesformer av oppfinnelsen kan anvendes for slike formål som forvarmning av påmatningsmaterialene, og/eller innkommende luft, eller hvis de inneholder karbonmonoksyd, kan de anvendes til forreduksjon såvel som forvarmning.

Ved en annen utførelsesform av oppfinnelsen utføres forvarmningen og enten forreduksjon eller foroksydasjon i varme sykloner (ikke vist) i forbindelse med tur-bulente gass-faststoff-glandingskammere. De forvarmede og enten forreduserte eller foroksyderte partikkelformige materialer overføres så i de varme gasser direkte til innførselsåpningene i den sirkulerende smeltesone.

Forvarmning av råmaterialene kan ut-føres under anvendelse av en konvensjonell nedad avkonet syklon. Varme gasser inn-føres gjennom de vanlige tangentiale rør til den øvre ende av syklonen. I kort avstand fra innløpet til syklonen påmates malmene i røret fra et hjelpetilførelsesrør for fine materialer. For å bevirke innføringen av de fine materialer kan hovedrøret være utformet som en dyse ved hjelperøret.

I syklonen vil de faste materialer bli skilt fra gassene på kjent vis, slik at de faste materialer faller ned og gassene unn-viker oppad.

Tilsvarende apparater til dem som nylig er utviklet for å medføre findelt kull i luft- eller andre gasstrømmer og for å mate dette inn gjennom innløpsåpningen i jern-masovner, kan med fordel anvendes ved foreliggende oppfinnelse.

Ved smelting av nikkel-jernsulfider kan vanskeligheter oppstå hvis betingel-sene i raffineringssonen eller -grenen til-lates å bli for rolige og oksyderende mot metallutløpsenden. Det har vist seg at ved den chargevise overføring av nikkelsulfid til metall kan anvendelsen av oksygenstrå-ler på et ikke-turbulent bad føre til en for sterk lokal oppbygning av nikkeloksyd som kan danne ugjennomtrengelige lag, og praktisk talt stanse raffineringsreaksjonen. Ved foreliggende oppfinnelse kan disse vanskeligheter unngås ved (a) å sikre at der opprettholdes en kraftig turbulens i raffineringssonen, for eksempel ved innførelse av gasstråler, og (b) ved å innkorporere litt findelt kull eller olje eller annet hydro-karbon i den oksygenholdige gass som blåses inn i raffineringssonen. På denne måte er det mulig å oppnå kraftig omrøring uten for stor oksydasjon av det varme bad, med den derav følgende tilbøyelighet til å danne områder med høyt innhold av nikkelok-syder.

Nikkel, som har et meget høyere smeltepunkt enn kobber, kan fremstilles ved temperaturer som er 300° til 400°C høyere enn de ved reaksjonene som er nødvendig for å raffinere kobbersulfid (Cu2S).

Fremgangsmåten og apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse kan anvendes ved smeltning av blysinkmalmer, fortrinnsvis oksyderte, og blandinger av røstede bly-sinksulfidkonsentrater eller endog slagger inneholdende bly og sink. Ved slike materialer skjer injeksjonen i påmatnings- og hovedsmeltesonen som ved andre konsentrater eller fint knuste materialer, idet brennstof f-reduksj onsmidlet fortrinnsvis er pulverisert koksgrus eller koks eller kull med lavt hydrogeninnhold, skjønt andre karbonholdige brennstoffer kan anvendes. Alternativt kan de fine materialer alene mates inn gjennom innførselsåpningene eller lansene mens stykkmalm eller slagg mates inn i ovnen via en varmeutvekslings-sjakt eller -ovn.

Ved smeltingen av sinkholdige materialer blir sinken ikke tappet sammen med

det reduserte bly eller annet mindre flyk-tig metall, men forlater ovnen i dampfase

i de varme karbonmonoksydholdige gasser. Slik dampformig sink kan så kondenseres

eller absorberes i et egnet adskilt apparat,

som for eksempel blysprut-«kondenseren»

utviklet av Imperial Smelting Corporation

Ltd. Avonmouth, England. Efter utvinning

av sinken kan de brennbare gasser anvendes for forvarmning av luft eller stykkformige påmatningsmaterialer eller anvendes for å suspendere mere fint materiale som skal påmates ovnen. Ved tinn-smelting blir oksygenholdig gass fortrinnsvis ikke ført inn gjennom lanser i raffineringssonen D..

Noen eksempler skal gis for å belyse oppfinnelsen.

Eksempel 1.

Blysmeltning i en ringformet ovn av typen vist i figur 4 til 6 foret med krom-magnesitsten.

Blykonsentratene inneholdt:

og ble forvarmet i en forvarmer av skrue-typen til ca. 300°C og injisert med en varm 50:50-blanding av luft og oksygen i påmatningssonen A i ovnen ved stilling 38 i en mengde av 454 kg per time. Ovnen var på forhånd ifylt blybarrer og forvarmet til 1050°C slik at det hadde et fullstendig væskeformig bad av bly dekket med en slagg med høyt blyinnhold.

Kalksand inneholdende ca. 40 pst. Si02 og 50 pst. CaCO., ble blandet med bly kon-sentratene i et forhold av 50 deler konsentrat på 1 del kalksand. Mere luft-oksygen-blanding ble innført gjennom lansene i stillingene 41, 42 og 43 (se figur 4). Efter at ovnen var kjørt i ca. 4 timer ble mengden av oksygen i den innførte gass redusert noe slik at gassblandingen inneholdt ca. 35 pst. oksygen. På dette trinn var blyet som ble tappet fra tappehullet 46, relativt rent idet det inneholdt ca. 98,9 pst. bly, 0,42 pst. svovel og resten var antimon, arsen, sink, kobber, kadmium, gull og sølv.

Slaggen som ble tappet fra tappehullet 50 inneholdt:

Eksempel 2.

Kobbersmelting i en ringformet ovn omtrent som vist i figur 1 og foret med krom-magnesitsten.

Ovnskammeret ble først oppvarmet ved oljefyring til 1250°C og tilført en matte fra en tidligere smelteoperasjon, inneholdende ca.

Efter at badet var blitt fullstendig flytende ble påmatningen av konsentrat gjennom lansene ved stillingene 38 og 39 på-begynt. Konsentratet inneholdt:

En 50:50 luft-oksygen blanding ble blåst inn gjennom lansene ved stillingene 41, 42, 43 og 44. Efter ca. en halv times drift ble hvitmetall inneholdende ca. 80 pst. kobber tappet ved 46. Kobberinnholdet øket progressivt ef tersom mengden av oksygenholdig gass ble øket i forhold til påmatningen som ble holdt ved 635 kg per time.

Efter ca. 3 timers drift inneholdt metallet som ble tappet ved 46, over 99 pst. kobber idet hovedforurensningen var svovel i en mengde av 0,75 pst., som imidlertid var konsentrert i det øvre lag av metallet ved størkning.

Kiselsyreholdig flussmiddel i form av fin dynesand av sammensetning: ble tilsatt ved stillingene 44 og 45 og slaggen som ble tappet ved 50 inneholdt:

Eksempel 3.

Videre forsøk med kobber-konsentrater ble utført i en grafitt-foret ovn av den lineære type vist i figur 9 til 11, idet ovnen ble forvarmet og de andre betingelser var som i eksempel 2. Efter ca. to timers drift

ble et kobberprodukt inneholdende 99,1 pst.

metallisk kobber tappet kontinuerlig i en

liten strøm fra et bunntappehull ic stilling 46. Slaggen som ble tappet kontinuerlig ved 50 inneholdt ca. 1,5 pst. kobber.

Eksempel 4.

Flere kobber-smelteforsøk ble utført i en togrenet ovn av den generelle type vist i figur 14 til 17. Denne ovnen hadde en grafittstenforing i raffineringsgrenen og krommagnesittstenforing i påmatnings- og hovedsmeltesonen. Disse forsøk ga forbed-rede resultater med hensyn til den almin-nelige varme-utnyttelse og reduksjon av kobberinnholdet i slaggen som ble tappet ved 46. Under anvendelse av de samme påmatningsmaterialer som i eksemplene 2 og 3 inneholdt slaggen som ble tappet ved 50,

0,5 pst. kobber, mens kobbermetallet som ble tappet ved 46, hadde samme renhets-grad som i eksempel 3 og kunne lett støpes til anoder for elektrolytisk raffinering.

Eksempel 5.

Jernsmelting med en hastighet av 0,5

tonn per time.

I en krom-magnesitt-foret ovn av den

type som er vist i figur 18 til 20 forvarmet ved oljebrennere til 1300°C og først tilført råjern inneholdende 4,1 pst. karbon, 1,3

pst. silisium for å gi et smeltebad, ble der injisert en 50:50 blanding av malm og brunkullkoks i varm luft ved stillingene 38 og 39 efter forvarmning ved varmeut-

bytte fra de avgående forbrenningsgasser til ca. 350°C. Den finmalte malm inne-

holdt:

Brunnkullkoksen inneholdt:

I tillegg til påmatningen av partikkel-

formige materialer ved 38 og 39 ble en om-

trent like stor mengde jernholdig materiale påmatet via en vertikal ildfast sjakt 61 fra en forvarmnings-forreduksjonsovn 76 til midtkammeret i form av metalliserte pel-

lets som var fremstillet i ovnen ved opp-

varmning til 1200°C ved delvis forbren-

ning av de varme CO-rike gasser som gikk av fra smelteovnen.

Pellets ble fremstillet av en 80-20 blan-

ding av finmalt malm og brunkullkoks av den ovenfor angitte sammensetning. Ved utløp av den varme ende av ovnen 76 til sjakten 61 viste disse pellets seg å inne-

holde 90,1 pst. metallisk jern og 4,3 pst.

karbon.

Efter ca. to timers drift viste metallet

som strømmet rundt ringen i ovnen seg å

inneholde 3,1 pst. karbon. Ved videre blås-

ning med oksygen av 99,5 pst. renhet i stil-

lingene 43 og 44 i raffineringsgrenen 36 var det mulig å oksydere ut karbonet og frem-

stille en hvilken som helst grad av stål ved tappehullet 46. Brent kalk inneholdende 95,2 pst. CaO ble innført som flussmiddel gjennom en åpning ved lansen 45.

I de fleste av jernsmelteforsøkene som

ble utført, ble karboninnholdet i stålet som ble tappet ved 46, ikke redusert under 0,6

pst. slik at der ble opprettholdt et relativt lavt smeltepunkt og god flytbarhet i det flytende stål. Det er imidlertid mulig å

blåse jernmetallet med oksygen slik at der fremstilles stål av et hvilket som helst øns-

ket karboninnhold ned til områdene for bløtt stål.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved kontinuerlig smeltning av malmer eller konsentrater i en herdovn, hvor malmen smeltes under til-

førsel av oksygenholdig gass, og eventuelt under tilsetning av brensel, og fra hvilken ovn metallet og slaggen, og eventuelt matte, trekkes av gjennom særskilte utløp,karakterisert ved en kombinasjon av de i og for seg kjente trekk at: a) malmen og den oksygenholdige gass innføres i smeiten på en slik måte at en turbulent, sirkulerende bevegelse av smeiten frembringes i smeltesonen, b) uraffinert metall bringes til å strømme kontinuerlig fra smeltesonen til raffineringssonen hvor det raffineres ved injeksjon av oksygenholdig gass, c) turbulens frembringes i raffineringssonen ved injeksjon av oksygenholdig gass, og d) raffinert metall trekkes kontinuerlig av fra raffineringssonen, og de nye trekk at: e) den dannede slagg bringes til å flyte i motstrøm til metallet i raffineringssonen og føres av, eventuelt gjennom smeltesonen, til en særskilt, rolig slaggfraskillelsessone, hvorfra slaggen kontinuerlig trekkes av, f) strømning av metall til slaggfraskillelsessonen forhindres praktisk talt helt, og g) metall som skilles ut fra slaggen i slaggfraskillelsessonen, bringes til å strøm-me tilbake til smeltesonen eller raffineringssonen.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at slaggen på sin vei fra raffineringssonen til slaggfraskillelsessonen føres igjennom smeltesonen eller en del av den.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at slaggen strømmer over den høyere ende av slaggfraskillelsessonen inn i en rolig slaggdam hvori ytterligere medført metall kan skilles fra slaggen, og hvorfra slaggen trekkes av.

4. Herdovn for utførelse av fremgangsmåten ifølge påstand 1—3, innbefattende et lukket kammer hvori er anordnet en smeltesone, en raffineringssone med et me-tallutløp og en slaggfraskillelsessone, idet disse soner er adskilt, men i forbindelse med hverandre, og med anordning for inn-føring av malm eller konsentrat i en strøm av smeltet materiale i smeltesonen, karakterisert ved: a) at slaggfraskillelsessonen og raffineringssonen ligger i grener eller forlengelser av ovnen og er forbundet med smeltesonen, b) anordning for i ovnen å holde en kontinuerlig strøm av smeltet materiale flytende fra smeltesonen til raffineringssonen, c) lanser for injisering av oksygenholdig gass i strømmen av smeltet materiale i smeltesonen for å bevirke turbulens og sirkulasjon av det smeltede materiale deri, d) lanser, hvorav en eller flere kan være skråttstillet, for injisering av oksygenholdig gass i strømmen av smeltet materiale i raffineringssonen for å bringe slaggen til å flyte i motstrøm til metallet i raffineringssonen og til å flyte inn i slaggfraskillelsessonen, e) at bunnen i slaggfraskillelsessonen er høyere enn bunnen i smeltesonen for stort sett å forhindre flytning av metall inn i slaggfraskillelsessonen, og f) at slaggfraskillelsessonen er forsynt med et slaggutløp og har en bunn som skråner oppover fra innløpsenden mot slaggut-løpet for å lette tilbakeflytningen til raffineringssonen av metall som utskilles fra slaggen i slaggfraskillelsessonen.

5. Ovn ifølge påstand 4, karakterisert ved at smeltesonen, raffineringssonen og slaggfraskillelsessonen ligger praktisk talt i samme horisontale plan.

6. Ovn ifølge påstand 4 eller 5, karakterisert ved at bunnen av slaggfraskillelsessonen ved innløpsenden er praktisk talt i høyde med det tilsiktede nivå av det smeltede metall i smeltesonen.

7. Ovn ifølge påstand 4—6, k a r a k - terisertvedat smeltesonen ligger mellom raffineringssonen og slaggfraskillelsessonen. 9. Ovn ifølge påstand 4—8, karakterisert ved at smeltesonen er stort sett sirkulær i planet, og raffineringssonen og slaggfraskillelsessonen er stort sett av langstrakt rektangulær form i planet, og er forbundet med smeltesonen i en avstand fra hverandre. 10. Ovn ifølge påstand 9, karakterisert ved at raffineringssonen og slaggfraskillelsessonen er parallelle med hverandre og side ved side. 11. Ovn ifølge påstand 4—8, karakterisert ved at smeltesonen og raffineringssonen er anordnet i en praktisk talt lineær del av ovnen, og slaggfraskillelsessonen er anordnet i en sidegren av ovnen som er forbundet med den lineære del av ovnen i en avstand fra begge ender.