WO2006131372A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung eines metalls aus einer das metall enthaltenden schlacke - Google Patents

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Rolf Degel
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Andrzej Warczok
Gabriel Angel Riveros Urzua
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Definitions

  • the invention relates to a method for recovering a metal from a slag containing the metal, wherein the liquefied metal-containing slag is heated in at least one electric arc furnace. Furthermore, the invention relates to a device for recovering a metal from a slag containing the metal.
  • the melting of copper concentrates produces molten copper and slag.
  • the slag contains copper both in dissolved form and in the form of mechanically passed stone inclusions.
  • Pyrometallurgical slag cleaning is usually carried out in three variants, namely:
  • a process for the recovery of metals from metal-containing slags, in particular iron-copper slags in a melting furnace is known from US 4,110,107.
  • the molten slag is introduced into an arc furnace, in which a melting takes place.
  • a carbon injection unit is used to introduce carbon into the bottom area of the melt bath.
  • a slagging agent such as CaO is also introduced into the bath. After reduction, the metal is removed from the oven.
  • a similar process for recovering, in particular, nickel and a nickel-copper mixture from a slag melt is known from US 4,036,636.
  • magnetite is reduced in the slag with carbonaceous materials.
  • the slag is mixed with a mechanical stirrer while the slag is reduced.
  • WO 01/49890 A1 a method for producing blister copper directly from copper sulfate concentrate is known, in which the copper is obtained from finely ground and cooled copper in a reaction vessel under oxygen enrichment. The oxygenation takes place with supply of oxygen-enriched air, wherein the oxygen content is at least 50%.
  • Blister copper also called blister copper, is unrefined blistered copper. Copper in the molten state has a higher solubility for gases than the solid metal. During solidification, the gases separate out as small bubbles (blister) in the copper.
  • US 4,060,409 shows a pyrometallurgical system that can hold material in a molten state.
  • the system has a vessel for receiving the material, wherein a number of cells of the same size are formed in the vessel interior. Furthermore, a large number of mechanical agitators is provided in order to be able to stir the molten material.
  • US 6,436,169 discloses a method of operating a copper smelting furnace wherein an iron-containing substance having more than 80% by weight of iron having a density between 3.0 and 8.0 is added; The diameter of the particles is between 0.3 and 15 millimeters. The substance containing iron is added to iron-containing copper slag. Then, a reduction of Fe 3 O 4 to FeO is performed.
  • a device for continuous copper smelting is known from EP 0 487 032 B1. It has a melting furnace for melting and oxidizing copper concentrate to produce a mixture of stone and slag. Furthermore, a separating furnace for separating the stone from the slag is provided. In a converter furnace, the rock separated from the slag is oxidized to produce blister copper. Smelting agents connect the smelting furnace, the separation furnace and the converter furnace. For refining the copper produced in the converter furnace, anode furnaces are provided. A connection between the converter furnace and the anode furnaces is provided with crude copper runner.
  • EP 0 487 031 B1 discloses a process for the continuous melting of copper.
  • a melting furnace, a separation furnace and a converter furnace are provided, which are connected to one another via flow connection means.
  • anode furnaces are provided which are in flow communication with the converter furnace.
  • the copper concentrate is fed into the smelting furnace where melting and oxidation of the concentrate to produce a mixture of rough and slag occurs.
  • the mixture of raw stone and slag is fed to the separation furnace, in which a separation of the raw stone from the slag takes place.
  • the crude copper then flows into one of the anode furnaces where the copper is produced.
  • the previously known methods for obtaining a metal from a slag containing the metal are in need of improvement in terms of their efficiency.
  • the invention is therefore based on the object of providing an improved process for the recovery of, in particular, copper from slags.
  • the solution of this object by the invention is characterized in that the metal-containing slag is heated in a first formed as an AC or DC electric furnace furnace and the melt is spent from the first furnace in a second formed as a DC electric furnace furnace.
  • the first furnace is designed as an AC electric furnace. It is advantageously provided that the metal to be recovered is copper, which is located in a copper-containing slag. Accordingly, the invention thus relates to recovery of copper from the melting and conversion of copper slags by two-stage slag reduction and sedimentation in the AC arc furnace and DC reduction gutter furnace, preferably - as will be seen below - with electromagnetic stirring to make.
  • the proposed method can also be used to recover metals such as lead, zinc, platinum or nickel from their respective slags.
  • the first furnace designed as an AC electric furnace preference is given to pre-reducing the slag and depositing metal stone, in particular molten copper, wherein the second furnace designed as a DC electric furnace then undergoes deep slag reduction and removal of inclusions.
  • a substantial improvement of the recovery process can still be achieved if it is further provided that in the second formed as a DC electric furnace furnace during the extraction of the metal takes place an electromagnetic magnetic stirring of the melt.
  • an electromagnetic magnetic stirring of the melt can act on the melt located in the second furnace.
  • at least one permanent magnet can be provided for this purpose.
  • the at least one magnet should particularly preferably generate a magnetic field between 50 and 1000 gauss, wherein the magnetic field covers at least part of the cross-section of the melt and of the region of the electrodes in the second furnace.
  • a reducing agent in particular coke
  • Carbonaceous material in particular coke, may be applied to the melt surface in the second furnace to form a layer of the carbonaceous material of substantially constant thickness, the layer, acting as an anode, in contact with an electrical connection stands.
  • a layer of metal, in particular copper, stone of substantially constant thickness can be maintained in the second furnace, the layer, acting as a cathode, being in contact with an electrical connection.
  • the device which is designed in particular for carrying out the method according to the invention, is characterized by a first furnace designed as an AC or DC electric furnace and a second furnace designed as a DC electric furnace, wherein a connecting means between the first furnace and the second furnace for melt, in particular a flow channel, is present.
  • the first furnace is preferably an AC electric furnace. It can have two electrodes immersed in the melt in the first furnace and connected to an AC source.
  • the second furnace may have two plate-like electrodes, which are arranged horizontally in the upper region and in the lower region of the melt located in the second furnace and are connected to a direct current source.
  • the electrode located in the upper region can be designed as a coke bed, which is in communication with an electrical contact, in particular with a graphite electrode.
  • the electrode located in the lower region may be formed as a layer of metal stone, in particular of copper, which is in contact with an electrical contact, in particular with a graphite electrode.
  • the second furnace is preferably designed as a channel furnace.
  • the device preferably has magnets, in particular electromagnets, in the side regions of the second furnace, in particular Ren magnetic field lines are at least partially perpendicular to the current flow direction in at least some of the current-carrying elements.
  • magnets in particular electromagnets
  • Ren magnetic field lines are at least partially perpendicular to the current flow direction in at least some of the current-carrying elements.
  • the invention proposes a two-stage slag reduction and the removal of the copper in two electric arc furnaces.
  • the first furnace the three-phase arc furnace, serves to pre-reduce the slag and deposit copper matte, followed by deep slag reduction and removal of inclusions in a DC reduction channel furnace with electromagnetic stirring.
  • electromagnetic stirring which improves the mass transfer to the reduction surface and the coalescence of the inclusions, together with slag electrolysis and electrokinetic phenomena, enables effective slag cleaning and high recovery of copper.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a three-phase arc furnace and a downstream DC reduction trough furnace and
  • FIG. 2b shows the cut front view and the cut side view of the DC reduction gutter furnace for the deep slag reduction and removal of inclusions using a coke bed and molten copper as electrodes.
  • a first furnace 1 is to be seen in the form of an alternating current furnace, to which a second furnace 2 in the form of a direct current furnace connects.
  • the melt of copper slag prepared in the furnace 1 is conducted into the second furnace 2 via a connecting means 8 in the form of a melt channel.
  • two electrodes 9 and 10 are immersed in the form of graphite electrodes, which are connected to an AC power source 11.
  • the second furnace 2 has a slag inlet 16 for the slag 15 and a slag outlet 17.
  • the second furnace 2 there are two electrodes 4 and 5, which are of plate-like design. Both electrodes 4, 5 are coupled via electrical connections in the form of a graphite contact electrode 6 or 7 to a direct current source 12.
  • the upper horizontal electrode 6 is connected to the positive pole of the DC power source 12 and serves as an anode.
  • the lower electrode 5, also horizontally arranged is connected to the minus pole of the DC power source 12 and thus serves as a cathode.
  • the copper is recovered via an electrolytic process.
  • the second furnace 2 is designed as a channel furnace.
  • Side electrical coils 13 and 14 are arranged around metal cores, which thus form electromagnets 3. With these magnets, an electromagnetic stirring effect is generated, which stirs the melt in the second furnace 2, s. u.
  • liquid slag is mainly processed in the AC electric arc furnace 1 (AC furnace). Magnetite and copper-like oxide in the slag react with the carbon of the graphite electrodes 9, 10 and the added coke according to the equations:
  • the copper content in the molten slag is between 2 and 10% and the magnetite content between 10 and 20% depending on the melting process and the produced stone bag.
  • the first step of the slag treatment in the AC electric arc furnace 1 focuses on the magnetite reduction to a value of 7 to 8% and a copper content of 0.8 to 1.2%, which requires a unit energy consumption of 50 to 70 kWh / t. depending on the original slag composition.
  • the above-mentioned degree of slag reduction allows the reduction time to be shortened by about 50%, which corresponds to a twofold increase in the furnace treatment capacities.
  • the slag is tapped continuously or at regular intervals to the second DC reduction channel furnace 2 (DC furnace).
  • the coke bed 4 on the slag surface, with which the graphite electrode 6 makes contact with the DC power source 12, has the function of the anode and the liquid stone 5 in contact with the graphite block 7 is a cathode in the DC reduction channel furnace 2.
  • two permanent magnet blocks are arranged in the window of the furnace vessel, namely at half the height of the slag layer.
  • the interaction of a nonuniform horizontal magnetic field with a nonuniform vertical constant electric field induces the gradient of the Lorentz force acting on the slag.
  • the slag velocity is 1 to 2 orders of magnitude greater than the natural convection velocities. It causes intensive agitation of the slag in the region of the magnet, which improves the magnetite transition to the coke surface and accelerates the reduction.
  • the reactions are in the re- production of the magnetite and co-reduction of copper oxide by like fabric transition controlled, the stirring of the slag increases the Reduktionsgeschwin- speed significantly.
  • agitation of the slag prevents the formation of stagnant liquid and homogenizes the slag.
  • Stirring the slag in the first stage of the inclusion removal process is beneficial, thus increasing the likelihood of its collision and coalescence.
  • the slag movement increases the likelihood of collision of stone inclusions and metallic copper, improving their coalescence and settling.
  • the second part of the channel furnace 2 experiences no intensive slag movement and allows a quiet sedimentation of the inclusions. Due to the ionic structure of the liquid slag, the direct current stimulates slag electrolysis. Cathodic reduction and anodic oxidation result in magnetite reduction, copper deposition and formation of carbon monoxide on the electrodes according to the reactions:
  • the cathodic decomposition of magnetite and the deposition of copper increase the overall rate of magnetite reduction and removal of copper.
  • the deposition of CO as anodic product forms further centers of magnetite reduction.
  • Electrocapillarism movement is described by the formula of Levich:
  • VEM - migration velocity in ms " ⁇ ⁇ - surface charge in coul m '2 ,
  • the migration velocity of the metal or the stone inclusions decreases according to the above-mentioned formula with the drop radius.
  • the migration speed is much higher for smaller inclusions than the settling by gravity.
  • Slag processing in crossed electric and magnetic fields uses a number of phenomena that make the slag purification process very intense and effective. Electromagnetic agitation of the slag increases mass transfer, accelerating slag reduction and promoting coalescence of the inclusions. Simultaneous slag electrolysis acts as an additional reducing agent in cathodic reduction of magnetite and copper oxide and anodic formation of carbon monoxide. Electrocapillary migration of the inclusions favors their coalescence and leads to the removal of inclusions from the slag.
  • Slag from the melting of concentrate in a flash smelting unit contains 4% Cu and 15% Fe 3 O 4 .
  • the slag is tapped every 3 hours and passed through a gutter to the 9.5 MVA three-phase electric arc furnace 1.
  • the slag production amount is 30 t / h, this corresponds to a processing of 90 t in each cycle.
  • the coke consumption amounts to approx. 8 kg / t and the energy consumption to approx. 70 kWh / t, corresponding to an average power consumption of 6.3 MW.
  • the slag begins on the arc furnace for a period of 2 hours.
  • the slag with a Cu content of 1, 1% and 7% Fe 3 O 4 is transported through the channel 8 in the DC arc furnace 2 with a chamber which is 4 m long and 1 m wide.
  • the reduction channel furnace for semi-continuous slag cleaning is shown in FIG.
  • the slag flows continuously through the reduction channel furnace 2 for 2 hours.
  • the average residence time is about 30 minutes.
  • the unit power consumption is approximately 35 kWh / t and the required power consumption is 1 MW.
  • the current is of the order of 10 kA.
  • the estimated coke consumption is about 2 kg / t.
  • the finished slag contains 0.5% Cu and 4% magnetite.
  • the total energy consumption amounts to 105 kWh / t and the coke consumption to 10 kg / t.
  • the inventive method thus operates according to the embodiment, as a two-stage copper slag cleaning in electric arc furnaces.
  • the graphite or carbon electrodes are introduced into the molten slag and a power supply accomplished via them.
  • Coke or other reducing agent is added to the slag surface.
  • the regulation of the slag temperature in the slag-cleaning furnace is carried out by controlling the power consumption. would take.
  • a truncation of the recovered metals takes place in the form of copper and metallic copper.
  • a periodic or continuous cut off of the slag can take place.
  • a direct current is applied between the coke layer functioning as an anode on the surface of the slag and the liquid rock acting as a cathode.
  • the superimposed, localized magnetic field generated by electromagnets or permanent magnets is used to move the slag in motion.
  • Coke is charged onto the slag surface in order to keep the layer thickness of the coke layer constant and to maintain favorable electrical contact conditions with the graphite or carbon electrodes.
  • a continuous or a periodic parting of the cleaned final slag take place.
  • a matte (copper) layer is maintained on the furnace bottom as a liquid cathode with the catode in contact with a graphite block.
  • the copper slag may be the slag obtained by the melting of copper concentrates into chalcopyrite or directly into blister copper, as well as the slag obtained by the transformation of chalcopyrite.
  • the first electric arc furnace 1 a conventional AC three-phase electric arc furnace or a DC electric arc furnace can be used.
  • the induction of a magnetic field generated by permanent magnets or electromagnets is preferably in the range of 50 to 1,000 Gauss, the permanent magnetic field covering part of the cross section of the liquid slag in the region of the electrode or electrodes in contact with the coke bed.
  • the electrodes used are preferably graphite or carbon electrodes. The location of the electrodes causes the current lines to cross the magnetic field lines. The optimal positioning of the electrodes results in the current lines being perpendicular to the magnetic field lines.
  • the layer of liquid metal or metal stone under the slag is in contact with a graphite or other electrode having the function of the cathode; the carbon or coke layer on the slag surface is in contact with a graphite or other electrode having the function of the anode.
  • the strength of the direct current is preferably in the range between 500 and 50,000 A, depending on the size of the slag cleaning aggregate, the amount of slag and the temperature.
  • Two-stage slag reduction and removal of copper in two electric arc furnaces enables the first three-phase arc furnace to be used to pre-reduce the slag and deposit copper matte, followed by deep slag reduction and the removal of inclusions in a DC reduction Internal furnace with electromagnetic stirring.
  • electromagnetic stirring which improves the mass transfer to the reduction surface and the coalescence of the inclusions, together with slag electrolysis and electrokinetic phenomena, enables effective slag cleaning and high recovery of copper.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines Metalls aus einer das Metall enthaltenden Schlacke, bei dem die verflüssigte metallhaltige Schlacke in mindestens einem Lichtbogenofen (1, 2) erhitzt wird. Um ein verbessertes Verfahren zur Rückgewinnung insbesondere von Kupfer aus Schlacken bereitzustellen, sieht die Erfindung vor, dass die metallhaltige Schlacke in einem ersten als Wechselstrom- oder Gleichstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen (1) erhitzt und die Schmelze von dem ersten Ofen (1) in einen zweiten als Gleichstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen (2) verbracht wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Gewinnung eines Metalls aus einer das Metall enthaltenden Schlacke.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines Metalls aus einer das Metall enthaltenden Schlacke
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines Metalls aus einer das Metall enthaltenden Schlacke, bei dem die verflüssigte metallhaltige Schlacke in mindestens einem Lichtbogenofen erhitzt wird. Des weiteren betrifft die Erfin- dung eine Vorrichtung zur Gewinnung eines Metalls aus einer das Metall ent- haltenden Schlacke.
Beim Erschmelzen von Kupferkonzentraten werden Kupferstein und Schlacke erzeugt. Die Schlacke enthält Kupfer sowohl in gelöster Form als auch in Form von mechanisch übergegangenen Steineinschlüssen. Es gibt zwei wesentliche Verfahren zur Reinigung der Schlacke: Die Schlackeflotation nach dem Ab- schrecken, Zerkleinern und Mahlen und die pyrometallurgische Reduktion der flüssigen Schlacke.
Pyrometallurgische Schlackereinigung wird zumeist in drei Varianten vorge- nommen, nämlich:
1 ) in einem AC-Lichtbogenofen durch Reduktion mit Koks und Elektroden, Schlackevorwärmung und Sedimentation,
2) in horizontalen zylindrischen Drehöfen durch Eindüsung eines Reduktions- mittels, z. B. in einem Teniente-Schlackereinigungsofen,
3) in vertikalen Konverter mit Eindüsung eines Reduktionsmittels, z. B. TBRC oder lsasmelt. Die Schlackereinigung erfordert die Reduktion von Magnetit, um die suspen- dierten Einschlüsse freizusetzen und ihr Absetzen zu ermöglichen und die Ko- reduktion von kupferartigem Oxid zuzulassen.
Die am häufigsten eingesetzte Kupferschlackereinigung in AC-Lichtbogenöfen erfordern einen verhältnismäßig großen Ofen wegen der erforderlichen Reduk- tions- und Sedimentationszeit, welche 3 bis 8 Stunden beträgt. Sie verursacht einen relativ hohen spezifischen Energieverbrauch aufgrund des starken spezi- fischen Einflusses der Wärmeverluste. Die Schlackereinigung in einem Lichtbo- genofen wird als schubweiser oder halbkontinuierlicher Prozess durchgeführt. Die Flexibilität des Lichtbogenofens bei der Temperaturregelung erlaubt eine richtige Schlackevorwärmung. Die Bildung von dispergierten metallischen Kup- fereinschlüssen als Produkt der Reduktion von kupferartigem Oxid zusammen mit einem Teil kleiner Kupfersteineinschlüsse begrenzen jedoch die Phasen- trennung und ausreichende Kupferrückgewinnung.
Ein Verfahren zur Rückgewinnung von Metallen aus metallhaltigen Schlacken, insbesondere von Eisen-Kupfer-Schlacken in einem Schmelzofen ist aus der US 4,110,107 bekannt. Die geschmolzene Schlacke wird in einen Lichtbogen- ofen eingebracht, in dem ein Aufschmelzen erfolgt. Eine Kohlenstoff- Einspritzeinheit wird eingesetzt, um Kohlenstoff in den Bodenbereich des Schmelzebades einzubringen. Ein Verschlackungsmittel wie beispielsweise CaO wird ebenfalls in das Bad eingebracht. Nach der Reduktion wird das Metall aus dem Ofen entnommen.
Ein ähnliches Verfahren zum Rückgewinnen insbesondere von Nickel und einer Nickel-Kupfer-Mischung aus einer Schlackenschmelze ist aus der US 4,036,636 bekannt. Dort wird Magnetit in der Schlacke mit kohlenstoffhaltigen Materialien reduziert. Dabei erfolgt ein Mischen der Schlacke mit einem mechanischen Rührer, während die Reduktion der Schlacke stattfindet. Aus der WO 01/49890 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von Blisterkupfer direkt aus Kupfersulfat-Konzentrat bekannt, bei dem das Kupfer aus feingemah- lenem und gekühltem Kupferstein in einem Reaktionsbehälter unter Sauerstoff- anreicherung gewonnen wird. Die Sauerstoffanreicherung erfolgt unter Zufuhr von Sauerstoff-angereicherter Luft, wobei der Sauerstoffgehalt mindestens 50 % beträgt. Blisterkupfer, auch »Blasenkupfer« genannt, ist unraffiniertes, blasi- ges Kupfer. Kupfer besitzt im schmelzflüssigen Zustand ein höheres Lösever- mögen für Gase als das feste Metall. Beim Erstarren scheiden sich die Gase als kleine Blasen (englisch: blister) im Kupfer aus.
Die US 4,060,409 zeigt ein pyrometallurgisches System, mit dem Material in geschmolzenem Zustand gehalten werden kann. Das System weist ein Gefäß zur Aufnahme des Materials auf, wobei im Gefäßinneren eine Anzahl von Zellen gleicher Größe ausgebildet sind. Weiterhin ist eine Vielzahl mechanischer Rüh- rer vorgesehen, um das geschmolzene Material rühren zu können.
Die US 6,436,169 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Kupfer- Schmelzofens, wobei eine eisenhaltige Substanz mit mehr als 80 Gewichtspro- zent Eisen zugegeben wird, die eine Dichte zwischen 3,0 und 8,0 aufweist; der Durchmesser der Partikel liegt dabei zwischen 0,3 und 15 Millimetern. Die ei- senhaltige Substanz wird eisenhaltiger Kupferschlacke zugegeben. Dann wird eine Reduktion von Fe3O4 zu FeO durchgeführt.
Eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Kupferverhüttung ist aus der EP 0 487 032 B1 bekannt. Sie weist einen Schmelzofen zum Schmelzen und Oxidieren von Kupferkonzentrat auf, um ein Gemisch aus Stein und Schlacke zu erzeu- gen. Weiterhin ist ein Trennofen zum Trennen des Steins von der Schlacke vorgesehen. In einem Konverterofen wird zur Erzeugung von Rohkupfer der von der Schlacke abgetrennte Stein oxidiert. Schmelzeabstichrinnmittel verbin- den den Schmelzofen, den Trennofen und den Konverterofen. Zum Raffinieren des in dem Konverterofen erzeugten Kupfers sind Anodenöfen vorgesehen. Eine Verbindung zwischen dem Konverterofen und den Anodenöfen wird mit Rohkupferrinnmittel geschaffen.
Aus der EP 0 487 031 B1 geht ein Verfahren zum kontinuierlichen Schmelzen von Kupfer hervor. Auch hier ist ein Schmelzofen, ein Trennofen und ein Kon- verterofen vorgesehen, die über Fließverbindungsmittel miteinander verbunden sind. Ferner sind Anodenöfen vorgesehen, die mit dem Konverterofen in Fließ- verbindung stehen. Das Kupferkonzentrat wird in den Schmelzofen eingespeist, wo ein Schmelzen und Oxidieren des Konzentrates zur Herstellung einer Mi- schung aus Rohstein und Schlacke erfolgt. Anschließend wird die Mischung aus Rohstein und Schlacke dem Trennofen zugeführt, in dem ein Trennen des Rohsteins von der Schlacke erfolgt. Dann wir der von der Schlacke getrennte Rohstein in den Konverterofen verbracht, wo er zur Herstellung von Rohkupfer oxidiert wird. Das Rohkupfer fließt dann in einen der Anodenöfen, wo das Kup- fer hergestellt wird.
Die vorbekannten Verfahren zur Gewinnung eines Metalls aus einer das Metall enthaltenden Schlacke sind bezüglich ihrer Effizienz noch verbesserungsbe- dürftig. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Ver- fahren zur Rückgewinnung insbesondere von Kupfer aus Schlacken bereitzu- stellen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die metallhaltige Schlacke in einem ersten als Wechselstrom- oder Gleichstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen erhitzt und die Schmelze von dem ersten Ofen in einen zweiten als Gleichstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen verbracht wird.
Bevorzugt ist der erste Ofen als Wechselstrom-Elektroofen ausgebildet. Mit Vorteil ist vorgesehen, dass das zu gewinnende Metall Kupfer ist, das sich in einer kupferhaltigen Schlacke befindet. Danach bezieht sich die Erfindung also darauf, eine Rückgewinnung von Kupfer aus dem Erschmelzen und der Umwandlung von Kupferschlacken durch eine zweistufige Schlackereduktion und Sedimentation im AC-Lichtbogenofen und DC-Reduktions-Rinnenofen, vorzugsweise - wie weiter unten zu sehen sein wird - mit elektromagnetischem Rühren, vorzunehmen.
Das vorgeschlagene Verfahren kann auch eingesetzt werden, um Metalle wie Blei, Zink, Platin oder Nickel aus ihren jeweiligen Schlacken zurückzugewinnen.
In dem ersten als Wechselstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen erfolgt bevor- zugt eine Vorabreduktion der Schlacke und ein Abscheiden von Metallstein, insbesondere von Kupferstein, wobei in dem zweiten als Gleichstrom- Elektroofen ausgebildeten Ofen dann eine tiefgehende Schlackenreduktion und ein Entfernen von Einschlüssen erfolgt.
In dem zweiten als Gleichstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen erfolgt mit Vor- teil eine elektrolytische Abscheidung des zu gewinnenden Metalls.
Eine wesentliche Verbesserung des Gewinnungsprozesses lässt sich noch er- reichen, wenn weiterhin vorgesehen wird, dass in dem zweiten als Gleichstrom- Elektroofen ausgebildeten Ofen während der Gewinnung des Metalls ein elekt- romagnetisches Rühren der Schmelze erfolgt. Zur Erzeugung des elektromag- netischen Rührens kann mindestens ein Elektromagnet auf die sich im zweiten Ofen befindliche Schmelze wirken. Alternativ kann auch mindestens ein Dau- ermagnet hierfür vorgesehen werden. Der mindestens eine Magnet sollte be- sonders bevorzugt ein Magnetfeld zwischen 50 und 1.000 Gauss erzeugen, wobei das Magnetfeld zumindest einen Teil des Querschnittes der Schmelze und des Bereichs der Elektroden in dem zweiten Ofen erfasst.
In den ersten Ofen wird bevorzugt während des Erhitzens ein Reduktionsmittel, insbesondere Koks, zugegeben. Auf die Schmelzeoberfläche in dem zweiten Ofen kann kohlenstoffhaltiges Ma- terial, insbesondere Koks, so aufgegeben werden, dass sich eine Schicht des kohlenstoffhaltiges Materials mit im wesentlichen konstanter Dicke ausbildet, wobei die Schicht, als Anode wirkend, mit einer elektrischen Verbindung in Kon- takt steht.
Im Bodenbereich unter der Schmelze kann in dem zweiten Ofen eine Schicht aus Metallstein, insbesondere aus Kupferstein, mit im wesentlichen konstanter Dicke aufrechterhalten werden, wobei die Schicht, als Kathode wirkend, mit ei- ner elektrischen Verbindung in Kontakt stehen kann.
Die Vorrichtung, die insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, ist gekennzeichnet durch einen ersten als Wechsel- strom- oder Gleichstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen und einen zweiten als Gleichstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen, wobei zwischen dem ersten Ofen und dem zweiten Ofen ein Verbindungsmittel für Schmelze, insbesondere eine Fließrinne, vorhanden ist.
Der erste Ofen ist bevorzugt ein Wechselstrom-Elektroofen. Er kann zwei Elekt- roden aufweisen, die in die sich im ersten Ofen befindliche Schmelze eintau- chen und an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind. Der zweite Ofen kann zwei plattenartig ausgebildete Elektroden aufweisen, die sich horizontal erstreckend im oberen Bereich und im unteren Bereich der sich im zweiten O- fen befindlichen Schmelze angeordnet und an eine Gleichstromquelle ange- schlossen sind. Die sich im oberen Bereich befindliche Elektrode kann als Koksbett ausgebildet sein, das mit einem elektrischen Kontakt, insbesondere mit einer Graphit-Elektrode, in Verbindung steht. Die sich im unteren Bereich befindliche Elektrode kann als Schicht aus Metallstein, insbesondere aus Kup- ferstein, ausgebildet sein, die mit einem elektrischen Kontakt, insbesondere mit einer Graphit-Elektrode, in Verbindung steht. Der zweite Ofen ist bevorzugt als Rinnenofen ausgebildet. Die Vorrichtung hat schließlich bevorzugt Magnete, insbesondere Elektromagnete, in den Seitenbereichen des zweiten Ofens, de- ren magnetische Feldlinien zur Stromflussrichtung in zumindest einigen der stromführenden Elemente zumindest teilweise rechtwinkelig stehen. Damit kann eine Lorentzkraft erzeugt werden, die den elektromagnetischen Rühreffekt er- zeugt.
Die Erfindung schlägt also eine zweistufige Schlackereduktion und die Entfer- nung des Kupfers in zwei Lichtbogenöfen vor. Der erste Ofen, der Drehstrom- Lichtbogenofen, dient der Vorabreduktion der Schlacke und der Abscheidung von Kupferstein, gefolgt von einer tiefgehenden Schlackereduktion und Entfer- nung von Einschlüssen in einem DC-Reduktions-Rinnenofen mit elektromagne- tischem Rühren. Der Einsatz von elektromagnetischem Rühren, welches den Stoffübergang auf die Reduktionsfläche und die Koaleszenz der Einschlüsse verbessert, gemeinsam mit Schlackeelektrolyse und elektrokinetischen Phäno- menen ermöglichen eine wirksame Schlackereinigung und hohe Rückgewin- nung von Kupfer.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Drehstrom-Lichtbogenofens und eines nachgeschalteten DC-Reduktions-Rinnenofens und
Fig. 2a und
Fig. 2b die geschnittene Vorderansicht und die geschnittene Seitenansicht des DC-Reduktions-Rinnenofens zur tiefgehenden Schlackereduk- tion und Entfernung von Einschlüssen unter Verwendung eines Koksbetts und flüssigem Kupferstein als Elektroden.
In Fig. 1 ist ein erster Ofen 1 in Form eines Wechselstromofens zu sehen, an den sich ein zweiter Ofen 2 in Form eines Gleichstromofens anschließt. Die im Ofen 1 vorbereitete Schmelze aus Kupferschlacke wird über ein Verbindungs- mittel 8 in Form einer Schmelzerinne in den zweiten Ofen 2 geleitet. In den ersten Ofen 1 und namentlich in die sich in diesem Ofen befindliche Schlackenschmelze tauchen zwei Elektroden 9 und 10 in Form von Graphit- Elektroden ein, die an eine Wechselstromquelle 11 angeschlossen sind.
Der zweite Ofen 2 hat einen Schlackeneintritt 16 für die Schlacke 15 sowie ei- nen Schlackenaustritt 17. Im zweiten Ofen 2 befinden sich zwei Elektroden 4 und 5, die plattenartig ausgebildet sind. Beide Elektroden 4, 5 sind über elektri- sche Verbindungen in Form einer Graphit-Kontaktelektrode 6 bzw. 7 an eine Gleichstromquelle 12 gekoppelt. Die obere horizontal liegende Elektrode 6 ist an den Plus-Pol der Gleichstromquelle 12 angeschlossen und dient als Anode. Entsprechend ist die untere ebenfalls horizontal angeordnete Elektrode 5 an den Minus-Pol der Gleichstromquelle 12 angeschlossen und dient damit als Kathode. Über einen elektrolytischen Prozess wird das Kupfer gewonnen.
Wie Fig. 2 entnommen werden kann, ist der zweite Ofen 2 als Rinnenofen aus- gebildet. Seitlich sind elektrische Spulen 13 und 14 um Metallkerne angeordnet, die damit Elektromagnete 3 bilden. Mit diesen Magneten wird ein elektromagne- tischer Rühreffekt erzeugt, die die Schmelze im zweiten Ofen 2 rührt, s. u.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Prozess wird flüssige Schlacke im Wesentli- chen in dem AC-Lichtbogenofen 1 (Wechselstromofen) verarbeitet. Magnetit und kupferartiges Oxid in der Schlacke reagieren mit dem Kohlenstoff der Gra- phitelektroden 9, 10 und dem zugegebenen Koks gemäß der Gleichungen:
Fe3O4 + CO = 3 FeO + CO2
Cu2O + CO = 2 Cu + CO2
CO2 + C = 2 CO
Die Reduktion von kupferartigem Oxid wird durch die Magnetitkoreduktion ein- geschränkt. Die Bedingungen der Koreduktion werden durch das Gleichgewicht dieser Reaktion bestimmt: M e3 4)
Figure imgf000011_0001
Der Kupfergehalt in der Schmelzenschlacke liegt zwischen 2 und 10 % und der Magnetitgehalt zwischen 10 und 20 % je nach Schmelzverfahren und der er- zeugten Steingüte.
Der erste Schritt der Schlackebehandlung im AC-Lichtbogenofen 1 konzentriert sich auf die Magnetitreduktion auf einen Wert von 7 bis 8 % und einen Kupfer- gehalt von 0,8 bis 1 ,2 %, was einen Einheitsenergieverbrauch von 50 bis 70 kWh/t erfordert, je nach ursprünglicher Schlackezusammensetzung. Der oben genannte Grad der Schlackereduktion erlaubt die Reduktionszeit um ca. 50 % zu kürzen, was einer zweifachen Erhöhung der Ofenbehandlungskapazitäten entspricht. Die Schlacke wird kontinuierlich oder in regelmäßigen Abständen zum zweiten DC-Reduktions-Rinnenofen 2 (Gleichstromofen) abgestochen.
Das Koksbett 4 auf der Schlackeoberfläche, mit dem die Graphitelektrode 6 den Kontakt zur Gleichstromquelle 12 herstellt, hat die Funktion der Anode und der flüssige Stein 5 in Kontakt mit dem Graphitblock 7 ist eine Kathode im DC- Reduktions-Rinnenofen 2.
Einlassseitig im Ofen sind zwei Permanentmagnetblöcke im Fenster des Ofen- gefäßes angeordnet und zwar auf halber Höhe der Schlackeschicht. Das Zu- sammenwirken eines nicht gleichförmigen, horizontalen magnetischen Felds mit einem nicht gleichförmigen vertikalen konstanten elektrischen Feld induziert den Gradienten der auf die Schlacke wirkenden Lorentzkraft.
Die Lorentz-Kraft, die in jedem elementaren Volumen leitfähiger Flüssigkeit, wie z. B. flüssiger Schlacke, in gekreuzten konstanten elektrischen und permanen- ten magnetischen Feldern wirkt, verändert offensichtlich die relative Dichte der Flüssigkeit: γA = γ ± j xB
mit: γA - scheinbare relative Dichte in N m"3, γ - relative Dichte in N m'3, j Stromdichte in einer Flüssigkeit in A rτϊ2,
B - magnetische Induktion in T.
Mit oben genannter Kraft bei einer Stromdichte von 200 bis 2000 A/m2 und ei- ner magnetischen Feldstärke von 0,005 bis 0.1 Tesla ist die Schlackege- schwindigkeit 1 bis 2 Größenordnungen größer im Vergleich zu den natürlichen Konvektionsgeschwindigkeiten. Sie versetzt die Schlacke im Bereich des Mag- nets in intensive Rotation, wodurch der Magnetitübergang auf die Koksoberflä- che verbessert und die Reduktion beschleunigt wird. Bei der hohen Temperatur der Schlackereduktion (1200 bis 1300 0C) werden die Reaktionen bei der Re- duktion des Magnetits und Koreduktion des kupferartigen Oxids durch Stoff- übergang gesteuert, das Rühren der Schlacke erhöht die Reduktionsgeschwin- digkeit wesentlich.
Darüber hinaus verhindert das Rühren der Schlacke die Bildung von stagnie- render Flüssigkeit und homogenisiert die Schlacke. Das Rühren der Schlacke in der ersten Stufe des Verfahrens für die Entfernung von Einschlüssen ist güns- tig, womit die Wahrscheinlichkeit ihrer Kollision und ihrer Koaleszenz erhöht wird.
Die Schlackebewegung erhöht die Wahrscheinlichkeit der Kollision von Stein- einschlüssen und metallischem Kupfer, womit deren Koaleszenz und Absetzen verbessert wird. Der zweite Teil des Rinnenofens 2 erfährt keine intensive Schlackebewegung und erlaubt eine ruhige Sedimentation der Einschlüsse. Aufgrund der lonenstruktur der flüssigen Schlacke regt der Gleichstrom die Schlackeelektrolyse an. Kathodische Reduktion und anodische Oxidation resul- tieren in der Magnetitreduktion, Kupferabscheidung und Bildung von Kohlen- monoxid auf den Elektroden entsprechend den Reaktionen:
Kathode: Fe3+ + e = Fe2+
Cu+ + e = Cu0
Anode: SiO4 4' + 2 C = SiO2 + 2 [CO] + 4 e
O2- + C = [CO] + 2 e
Die kathodische Zerlegung von Magnetit und die Abscheidung von Kupfer er- höhen die gesamte Geschwindigkeit der Magnetitreduktion und Entfernung von Kupfer. Die Abscheidung von CO als anodisches Produkt bildet weitere Zentren der Magnetitreduktion.
Die zusätzliche auf metallische Einschlüsse wirkende Kraft als Ergebnis der scheinbaren Änderung der relativen Dichte der Schlacke und die Interaktion des Stroms im Metall und des Magnetfelds sind gleich:
EMB = 2 π j B r3
mit: FEBF - Auftriebskraft in N, j - Stromdichte in A/m2 ,
B - Induktivität magnetisches Feld in T, r - Radius des Einschlusses in m.
Die Interaktion des elektrischen Felds mit der elektrischen Oberflächenladung auf der Einschlussoberfläche lässt den Metalltropfen entlang der elektrischen Feldlinien wandern; die Wanderungsgeschwindigkeit, bekannt als Phänomen der Elektrokapillaritätsbewegung, wird durch die Formel von Levich beschrie- ben:
Figure imgf000014_0001
mit: VEM - Wanderungsgeschwindigkeit in m s"\ ε - Oberflächenladung in coul m'2,
E - Stärke des elektrischen Felds in V m"1, ηs - Schlackeviskosität in Pa s,
K - Spezifische Leitfähigkeit der Schlacke in Ω"1 m"1, w - Widerstand der Metall/Schlackegrenzfläche in Ω m2.
Basierend auf der elektrischen Ladungsdichte nimmt die Wanderungsge- schwindigkeit des Metalls oder der Steineinschlüsse gemäß der oben aufge- führten Formel mit dem Tropfenradius ab. Die Wanderungsgeschwindigkeit ist bei kleineren Einschlüssen wesentlich höher als das Absetzen durch Schwer- kraft.
Die Schlackeverarbeitung in gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern nutzt eine Reihe von Phänomenen, durch die der Schlackereinigungsprozess sehr intensiv und effektiv wird. Elektromagnetisches Rühren der Schlacke er- höht den Stoffübergang, wodurch die Schlackereduktion beschleunigt und die Koaleszenz der Einschlüsse gefördert wird. Gleichzeitige Schlackeelektrolyse wirkt bei kathodischer Reduktion von Magnetit und Kupferoxid und anodischer Bildung von Kohlenmonoxid als zusätzliches Reduktionsmittel. Elektrokapillare Wanderung der Einschlüsse begünstigt deren Koaleszenz und führt zur Entfer- nung von Einschlüssen aus der Schlacke. Beispiel:
Schlacke aus dem Erschmelzen von Konzentrat in einem Flash- Schmelzaggregat enthält 4% Cu und 15% Fe3O4 . Die Schlacke wird alle 3 Stunden abgestochen und durch eine Rinne an den 9,5 MVA-Drehstrom- Lichtbogenofen 1 übergeben. Die Schlackeproduktionsmenge beträgt 30 t/h, dies entspricht einer Verarbeitung von 90 t in jedem Zyklus. Der Koksverbrauch beläuft sich auf ca.8 kg/t und der Energieverbrauch auf ungefähr 70 kWh/t, ent- sprechend einer durchschnittlichen Leistungsaufnahme von 6,3 MW. Nach ei- ner Stunde beginnt der Schlackeabstich auf dem Lichtbogenofen über einen Zeitraum von 2 Stunden. Die Schlacke mit einem Cu-Gehalt von 1 ,1 % und 7 % Fe3O4 wird durch die Rinne 8 in den DC-Lichtbogenofen 2 mit einer Kammer transportiert, welche 4 m lang und 1 m breit ist. Der Reduktions-Rinnenofen zur halbkontinuierlichen Schlackereinigung ist in Fig. 2 dargestellt. Die Schlacke fließt 2 Stunden kontinuierlich durch den Reduktions-Rinnenofen 2. Bei einem Schlackespiegel von 1 m beträgt die durchschnittliche Verweilzeit ungefähr 30 Minuten. Bei Ofenwärmeverlusten von 1 GJ/h beträgt der Einheitsstrom- verbrauch ungefähr 35 kWh/t und die erforderliche Leistungsaufnahme 1 MW. Bei einer geschätzten Spannung von 100 V liegt die Stromstärke in der Grö- ßenordnung von 10 kA. Der geschätzte Koksverbrauch ist ca. 2 kg/t. Die Fertig- schlacke enthält 0,5% Cu und 4% Magnetit. Der gesamte Energieverbrauch beläuft sich auf 105 kWh/t und der Koksverbrauch auf 10 kg/t.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet gemäß dem Ausführungsbeispiel also als zweistufige Kupferschlackenreinigung in Lichtbogenöfen.
Es kann ein periodisches oder ein kontinuierliches Chargieren der Schlacke in den ersten Lichtbogenofen 1 erfolgen. In diesen Ofen 1 werden die Graphit- bzw. Kohlenstoffelektroden in die geschmolzene Schlacke eingeführt und über sie eine Stromzufuhr bewerkstelligt. Auf die Schlackenoberfläche wird Koks o- der ein anderes Reduktionsmittel zugegeben. Die Regelung der Schlackentem- peratur im Schlackenreinigungsofen erfolgt durch Regelung der Leistungsauf- nähme. Schließlich erfolgt ein Abstechen der gewonnenen Metalle in Form von Kupferstein und metallischem Kupfer.
Auch im DC-Rinnenofen 2 kann ein periodisches oder kontinuierliches Abste- chen der Schlacke erfolgen. Ein Gleichstrom wird zwischen der als Anode fun- gierenden Koksschicht an der Schlackenoberfläche und der als Kathode fungie- renden flüssigen Stein angelegt. Das überlagerte, örtlich begrenzte Magnetfeld, das durch Elektromagnete oder Dauermagnete erzeugt wird, wird benutzt, um die Schlacke in Bewegung zu versetzen. Auf die Schlackenoberfläche wird Koks chargiert, um die Schichtdicke der Koksschicht konstant zu halten und um günstige elektrische Kontaktbedingungen mit den Graphit- oder Kohlenstoff- elektroden aufrecht zu erhalten. Auch hier kann ein kontinuierliches oder ein periodisches Abstechen der gereinigten Fertigschlacke erfolgen. Gleicherma- ßen kann periodisch das Abstechen des Kupfersteins oder des Kupfersteins zusammen mit metallischem Kupfer erfolgen. Weiterhin wird eine Kupferstein- (Kupfer-)Schicht auf dem Ofenboden als flüssige Kathode aufrechterhalten, wobei die Katzode in Kontakt mit einem Graphitblock steht.
Die Kupferschlacke kann diejenige Schlacke darstellen, die durch das Er- schmelzen von Kupferkonzentraten zu Kupferstein oder unmittelbar zu Blister- kupfer gewonnen wird, sowie diejenige Schlacke, die durch das Umwandeln von Kupferstein gewonnen wird.
Als erster Lichtbogenofen 1 kann ein klassischer AC-Drehstrom-Lichtbogenofen oder ein DC-Lichtbogenofen eingesetzt werden.
Die Induktion eines durch Permanentmagneten oder Elektromagneten erzeug- ten Magnetfelds liegt bevorzugt im Bereich von 50 bis 1.000 Gauss, wobei das permanente magnetische Feld einen Teil des Querschnitts der Flüssigschlacke im Bereich der Elektrode oder Elektroden in Kontakt mit dem Koksbett abde- cken. Als Elektroden werden bevorzugt Graphit- oder Kohlenstoffelektroden einge- setzt. Der Ort der Elektroden lässt die Stromlinien die magnetischen Feldlinien kreuzen. Die optimale Positionierung der Elektroden führt dazu, dass die Strom- linien senkrecht zu den magnetischen Feldlinien verlaufen.
Wie erläutert, ist die Schicht des flüssigen Metalls bzw. der Metallstein unter der Schlacke in Kontakt mit einer Graphit- oder anderen Elektrode, die die Funktion der Kathode hat; der Kohlenstoff bzw. die Koksschicht an der Schlackeoberflä- che ist in Kontakt mit einer Graphit- oder anderen Elektrode, die die Funktion der Anode hat.
Die Stärke des Gleichstroms liegt bevorzugt im Bereich zwischen 500 und 50.000 A, abhängig von der Größe des Schlackereinigungsaggregats, der Schlackemenge und der Temperatur.
Wengleich das vorgeschlagene Verfahren bevorzugt für die Gewinnung von Kupfer vorgesehen ist, kann es auch für andere Metalle wie für Blei (Pb), Zink (Zn), Platin (Pt) oder Nickel (Ni) angewendet werden.
Durch die zweistufige Schlackereduktion und die Entfernung des Kupfers in zwei Lichtbogenöfen wird erreicht, dass der erste Drehstrom-Lichtbogenöfen zur Vorabreduktion der Schlacke und Abscheidung von Kupferstein eingesetzt werden kann, gefolgt von einer tiefgehenden Schlackereduktion und der Entfer- nung von Einschlüssen in einem DC-Reduktions-Rinnenofen mit elektromagne- tischem Rühren. Der Einsatz von elektromagnetischem Rühren, welches den Stoffübergang auf die Reduktionsfläche und die Koaleszenz der Einschlüsse verbessert, gemeinsam mit Schlackeelektrolyse und elektrokinetischen Phäno- menen ermöglichen eine wirksame Schlackereinigung und eine hohe Rückge- winnung von Kupfer. Bezugszeichenliste:
1 erster Ofen (Wechselstromofen)
2 zweiter Ofen (Gleichstromofen)
3 Elektromagnet
4 Elektrode (Anode)
5 Elektrode (Kathode)
6 elektrische Verbindung (Graphitelektrode)
7 elektrische Verbindung (Graphitelektrode)
8 Verbindungsmittel
9 Elektrode
10 Elektrode
11 Wechselstromquelle
12 Gleichstromquelle
13 elektrische Spule
14 elektrische Spule
15 Schlacke
16 Schlackeneintritt
17 Schlackenaustritt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Gewinnung eines Metalls aus einer das Metall enthaltenden Schlacke, bei dem die verflüssigte metallhaltige Schlacke in mindestens einem Lichtbogenofen (1 , 2) erhitzt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die metallhaltige Schlacke in einem ersten als Wechselstrom- oder Gleichstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen (1 ) erhitzt und die Schmelze von dem ersten Ofen (1 ) in einen zweiten als Gleichstrom-Elektroofen aus- gebildeten Ofen (2) verbracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ofen (1 ) als Wechselstrom-Elektroofen ausgebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zu gewinnende Metall Kupfer (Cu) ist, das sich in einer kupfer- haltigen Schlacke befindet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zu gewinnende Metall Blei (Pb), Zink (Zn), Platin (Pt) oder Nickel (Ni) ist, das sich in einer Schlacke befindet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten als Wechselstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen (1 ) eine Vorabreduktion der Schlacke und ein Abscheiden von Metallstein, insbesondere von Kupferstein, erfolgt und dass in dem zweiten als Gleich- strom-Elektroofen ausgebildeten Ofen (2) eine tiefgehende Schlackenre- duktion und ein Entfernen von Einschlüssen erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten als Gleichstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen (2) eine elektrolytische Abscheidung des zu gewinnenden Metalls erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten als Gleichstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen (2) während der Gewinnung des Metalls ein elektromagnetisches Rühren der Schmelze erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des elektromagnetischen Rührens mindestens ein Elektromagnet (3) auf die sich im zweiten Ofen (2) befindliche Schmelze wirkt.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des elektromagnetischen Rührens mindestens ein Dauermagnet auf die sich im zweiten Ofen (2) befindliche Schmelze wirkt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnet ein Magnetfeld zwischen 50 und 1.000 Gauss erzeugt und dass das Magnetfeld zumindest einen Teil des Quer- schnittes der Schmelze und des Bereichs der Elektroden (4, 5) in dem zweiten Ofen (2) erfasst.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den ersten Ofen (1 ) während des Erhitzens ein Reduktionsmittel, insbesondere Koks, zugegeben wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass auf die Schmelzeoberfläche in dem zweiten Ofen (2) kohlenstoffhal- tiges Material, insbesondere Koks, so aufgegeben wird, dass sich eine Schicht des kohlenstoffhaltiges Materials mit im wesentlichen konstanter Dicke ausbildet, wobei die Schicht, als Anode (4) wirkend, mit einer elekt- rischen Verbindung (6) in Kontakt steht.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Bodenbereich unter der Schmelze in dem zweiten Ofen (2) eine Schicht aus Metallstein, insbesondere aus Kupferstein, mit im wesentli- chen konstanter Dicke aufrechterhalten wird, wobei die Schicht, als Ka- thode (5) wirkend, mit einer elektrischen Verbindung (7) in Kontakt steht.
14 Vorrichtung zur Gewinnung eines Metalls aus einer das Metall enthalten- den Schlacke, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 13,
gekennzeichnet durch
einen ersten als Wechselstrom- oder Gleichstrom-Elektroofen ausgebilde- ten Ofen (1) und einen zweiten als Gleichstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen (2), wobei zwischen dem ersten Ofen (1 ) und dem zweiten Ofen (2) ein Verbindungsmittel (8) für Schmelze vorhanden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ofen (1) ein Wechselstrom-Elektroofen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ofen (1) zwei Elektroden (9, 10) aufweist, die in die sich im ersten Ofen (1 ) befindliche Schmelze eintauchen und an eine Wechsel- stromquelle (11 ) angeschlossen sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ofen (2) zwei plattenartig ausgebildete Elektroden (4, 5) aufweist, die sich horizontal erstreckend im oberen Bereich und im unte- ren Bereich der sich im zweiten Ofen (2) befindlichen Schmelze angeord- net und an eine Gleichstromquelle (12) angeschlossen sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die sich im oberen Bereich befindliche Elektrode (4) als Koksbett ausgebildet ist, das mit einem elektrischen Kontakt (6), insbesondere mit einer Graphit-Elektrode, in Verbindung steht.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die sich im unteren Bereich befindliche Elektrode (5) als Schicht aus Metallstein, insbesondere aus Kupferstein, ausgebildet ist, die mit einem elektrischen Kontakt (7), insbesondere mit einer Graphit-Elektrode, in Ver- bindung steht.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ofen (2) als Rinnenofen ausgebildet ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Magnete, insbesondere Elektromagnete (3), in den Seitenbereichen des zweiten Ofens (2) angeordnet sind, deren magnetische Feldlinien zur Stromflussrichtung in zumindest einigen der stromführenden Elemente (4, 5) zumindest teilweise rechtwinkelig stehen.
Figure imgf000024_0001
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000025_0002
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