PL227396B1 - Sposób obróbki przygotowawczej wsadu koncentratu miedzi do procesu zawiesinowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki przygotowawczej wsadu koncentratu miedzi do procesu zawiesinowego.

Sposób ciągłego wytwarzania surowej miedzi z siarczkowych koncentratów w jednym etapie, w procesie zawiesinowym, znany jest z opisu patentowego PL 95 510 B1, według którego wytwarzanie miedzi konwertorowej w reaktorze zawiesinowym prowadzi się bezpośrednio z siarczkowego koncentratu miedzi. Do reaktora wprowadza się koncentrat, topnik i powietrze wzbogacone w tlen w celu wytworzenia zawiesiny w obszarze reakcji, a wytworzone w procesie dodatkowe ciepło wiązane jest przez azot gazowy. W obszarze reakcji stosuje się temperaturę w zakresie 1300 do 1700°C, przy czym temperatura spustowa żużla wynosi 1250 do 1450°C, a temperatura spustowa surowej miedzi 1150 do 1350°C. Według zmodyfikowanego sposobu przedstawionego w opisie patentowym PL 194 875 B1, do reaktora zawiesinowego z koncentratem wprowadza się schłodzony i drobno zmielony kamień miedziowy w celu związania ciepła uwalnianego przez koncentrat miedzi, i w celu zmniejszenia względnej ilości żużla. Kamień miedziowy wytwarza się w oddzielnej jednostce, schładza na przykład przez granulowanie, a następnie drobno miele. Dodając schłodzony kamień miedziowy do koncentratu można zwiększyć wzbogacenie w tlen, i jeśli udział schłodzonego i zmielonego kamienia we wsadzie jest bardzo duży można znacznie zwiększyć wzbogacenie w tlen nawet dla ubogich koncentratów, a bezpośrednie wytwarzanie miedzi konwertorowej staje się ekonomicznie możliwe.

Sposób produkcji miedzi blister stosowany w HM Głogów, w procesie bezpośrednim z siarczkowych koncentratów miedzi, wymaga etapu suszenia koncentratu, po którym prowadzi się stapianie w procesie zawiesinowym. Koncentraty (chalkozynowe) stanowią produkt wzbogacania niskoprocentowych polimetalicznych rud miedzi i zawierają różne minerały siarczku miedzi oraz skałę płonną, która obejmuje związki zawierające żelazo, glin, krzem oraz zanieczyszczenia np. ołów, arsen. Wysuszony termicznie koncentrat podawany jest razem z odpowiednią ilością powietrza wzbogaconego w tlen palnikiem umieszczonym w sklepieniu szybu reakcyjnego pieca zawiesinowego, i rozpylony w przestrzeni szybu reakcyjnego w trakcie opadania do wanny odstojowej pieca topi się. Zawarte w koncentracie siarka i węgiel organiczny spalają się, i następuje między innymi utlenienie żelaza, miedzi oraz rozkład węglanów. W wyniku procesu zawiesinowego powstaje miedź blister o zawartości Cu około 99% i żużel zawierający znaczne ilości miedzi (11-15%).

Koncentraty miedzi przetwarzane w HM Głogów zawierają miedź (16 do 25% mas.), siarkę (10 do 13% mas.) i żelazo (od 4 do 6% mas.). Ponadto w składzie znajduje się od 7 do 10% mas. węgla organicznego oraz zanieczyszczenia jak ołów (do 2,5% mas.) i arsen (do 0,3% mas.). Resztę stanowią głównie tlenki metali lekkich pochodzące z tzw. skały płonnej. Koncentraty stapia się w warunkach utleniających, a węgiel organiczny i siarka dysocjacyjna odgrywają rolę paliwa w procesie, który początkowo prowadzony z udziałem oleju opałowego obecnie przebiega autogenicznie. Niedogodnością stapiania krajowych koncentratów miedzi w piecu zawiesinowym do produkcji miedzi blister jest ograniczenie wydajności pieca w przypadku wzrostu zawartości węgla organicznego i siarki, wpływających na zwiększenie ilości wydzielającego się ciepła w szybie reakcyjnym ponad standardowy poziom, wynikający z wydajności układu chłodzącego ściany szybu reakcyjnego.

Sposób obróbki przygotowawczej wsadu koncentratu miedzi do procesu zawiesinowego, w którym wilgotny, drobnoziarnisty siarczkowy koncentrat miedzi poddaje się obróbce termicznej, charakteryzuje się tym, że koncentrat zawierający 7,26% mas. węgla organicznego wprowadza się do wygrzanego pieca przewałowego i poddaje prażeniu w przeciwprądzie w atmosferze utleniającej, w zakresie temperatur powyżej temperatury jego zapłonu tj. 200°C do temperatury nie wyższej niż 750°C, korzystnie 600°C, przy czym prażenie prowadzi się aż do uzyskania prażonki koncentratu zawierającej mniej niż 0,5% mas. Corg i 4,61% mas. siarki siarczkowej, po czym prażonkę oraz pyły wyprowadza się z pieca znanymi sposobami.

Korzystnie, do pieca wprowadza się powietrze z nadmiarem tlenu 2 do 3 ponad stechiometryczne zapotrzebowanie do utlenienia węgla organicznego, siarki i metali zawartych w koncentracie. W koncentracie wilgotność ziaren przed odparowaniem wynosi 13-16% mas. H2O.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na zwiększenie wydajności przetopu koncentratu miedziowego w piecu zawiesinowym, przy równoczesnym zachowaniu dopuszczalnego obciążenia cieplnego pieca.

Sposób obróbki wstępnej koncentratu miedzi według wynalazku, w której koncentrat poddawany jest obróbce termicznej w atmosferze utleniającej, prowadzi się w piecu przewałowym. Instalacja

PL 227 396 B1 okołopiecowa posiada zbiornik koncentratu, podajnik, palnik gazu ziemnego, kontener na prażonkę oraz odpylnię i układ odprowadzania spalin.

Po rozgrzaniu wymurówki palnikiem na gaz ziemny do temperatury ok. 600°C drobnoziarnisty siarczkowy koncentrat miedzi wprowadza się do pieca w sposób ciągły. Koncentrat podawany na taśmę przenośnika nawilżany jest natryskiem wody dla zmniejszenia unosu mechanicznego cząstek koncentratu przez gazy procesowe, wypływające z pieca do układu dopalania i odpylania. Wilgotność ziaren wprowadzanych do pieca wynosi 13-16% mas. H2O. Koncentrat w piecu przemieszcza się w przeciwprądzie względem strumienia gorących spalin gazu ziemnego i dodatku powietrza. Powietrze wprowadza się z nadmiarem tlenu 2 do 3 ponad stechiometryczne zapotrzebowanie do utlenienia węgla organicznego i siarki zawartej w siarczkach metali. Koncentrat stopniowo nagrzewany jest ciepłem wymurówki oraz spalin i w pierwszej kolejności jest suszony, a powyżej temperatury ok. 120°C zaczynają parować lekkie frakcje węgla organicznego, które następnie zapalają się. Po osiągnięciu temperatury powyżej 300°C następują procesy utleniania węgla organicznego, dysocjacji wyższych siarczków żelaza i miedzi, oraz utleniania siarczków do siarczanów i uwolnionej siarki do SO2. Strefa płomienia rozciąga się od 1/4 do 1/2 długości pieca. Obróbkę termiczną koncentratu prowadzi się w temperaturze do 750°C, najkorzystniej 600°C. Ciepło w procesie pochodzi głównie z reakcji utleniania składników koncentratu, a zwłaszcza węgla organicznego. Gaz ziemny spalany jest jedynie w celu inicjacji procesu i podtrzymania przebiegu procesu obróbki termicznej. Produktem końcowym jest prażonka koncentratu zawierająca mniej niż 0,5% Corg i mniej niż 2% siarki siarczkowej oraz wychwycone pyły.

Udziałem prażonki w stapianej mieszaninie koncentratu można korygować strumień energii wprowadzanej do pieca zawiesinowego. Wsad do przetopu w procesie zawiesinowym z udziałem prażonki przygotowuje się w proporcjach zapewniających autogeniczność procesu i wysoką nadawę.

W wyniku obróbki termicznej koncentratu uzyskuje się produkty wzbogacone w miedź i ołów, natomiast wyprażony koncentrat jest praktycznie pozbawiony węgla organicznego. Pozostaje w nim około 70% początkowej zawartości Sog, z czego ponad połowa w postaci siarki siarczanowej. Jest to korzystna postać z punktu widzenia dalszego przerobu koncentratu w piecu zawiesinowym.

Powstające w procesie pyły zawierają węgiel organiczny w ilości do 6,5% mas. i siarkę w ilości 10 do 15% mas., z czego również około połowę w postaci siarczanowej. Uzyskany produkt jest sypki i nie zawiera grudek trwałych spieków.

P r z y k ł a d

Prażeniu, w skali półtechnicznej, poddano 1000 kg koncentratu o wilgotności 15% mas. H2O oraz składzie chemicznym w % mas.: Cu - 22,6, Pb - 1,85, Fe - 3,77, Zn - 0,92, Cog - 9,45, Corg - 7,26, Sog - 10,30, Sso4 - 0,30, As - 0,09, skąd otrzymano ok. 635 kg prażonki oraz ok. 46 kg pyłów odebranych w elementach składowych układu oczyszczania gazów.

Prażenie wykonano w piecu obrotowym podając w przeciwprądzie powietrze, zaś temperatura obrabianego termicznie materiału wynosiła około 700°C.

Skład chemiczny uzyskanej prażonki w % mas. był następujący: Cu - 30,4, Pb - 2,40, Zn - 1,12, C - 0,102, Corg - 0,09, Sog - 6,21, Sso4 - 4,61, As - 0,12, natomiast pyły zawierały: Cu - 20,3, Pb - 6,11, Zn - 2,20, C - 7,44, Corg - 6,13, Sog - 12,45, Sso4 - 5,16, As - 0,16.

Claims (2)

1. Sposób obróbki przygotowawczej wsadu koncentratu miedzi do procesu zawiesinowego, w którym wilgotny, drobnoziarnisty siarczkowy koncentrat miedzi poddaje się obróbce termicznej, znamienny tym, że koncentrat zawierający 7,26% mas. węgla organicznego wprowadza się do wygrzanego pieca przewałowego i poddaje prażeniu w przeciwprądzie w atmosferze utleniającej, w zakresie temperatur: powyżej temperatury jego zapłonu tj. 200°C do temperatury nie wyższej niż 750°C, korzystnie 600°C, przy czym prażenie prowadzi się aż do uzyskania prażonki koncentratu zawierającej mniej niż 0,5% mas. Corg i 4,61% mas. siarki siarczkowej, po czym prażonkę oraz pyły wyprowadza się z pieca znanymi sposobami.

2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że do pieca wprowadza się powietrze z nadmiarem tlenu 2 do 3 ponad stechiometryczne zapotrzebowanie do utlenienia węgla organicznego, siarki i metali zawartych w koncentracie.