RS107704A - Postupak za proizvodnju blister bakra - Google Patents

Abstract

Ovaj pronalazak odnosi se na postupak za proizvodnju blister bakra prema kom postupku koncentrat (5) bakra, topitelj (6) i vazduh (7) obogaćen kiseonikom zajedno se uvode u peć (1) za topljenje suspenzije, kao što je plamena peć za topljenje, tako da se obrazuju najmanje dve tečne faze, kao što su faza (11) belog metala i faza (10) troske, a beli metal se oksidiše posle peći za topljenje suspenzije u najmanje jednom reaktoru (12) za oksidaciju.

Description

POSTUPAK ZA PROIZVODNJU BLISTER BAKRA

Ovaj pronalazak odnosi se na postupak za dobijanje blister bakra definisan zahtevom 1.

U postupku topljenja bakra u plamenoj peći osušen koncentrat bakra uvodi se u plamenu peć za topljenje zajedno sa vazduhom obogaćenim kiseonikom i silicijumskim peskom. Energija potrebna za postupak topljenja dobija se oksidacijom sumpora i železa. Toplotni bilans postupka podešava se obogaćivanjem vazduha kiseonikom, mada se ponekad koristi toplota dobijena sagorevanjem ulja ili prirodnog gasa kao izvora dodatne energije. Sumpor se oksidiše u sumpordioksid, a železo se oksidiše i prevodi u trosku kao železosilikat. Tečna faza razdvaja se od gasa u taložniku, pošto se troska i kamenac slegnu na dno peći, tako da je sloj kamenca najniži. U topljenju plamenom, kao i u drugim postupcima topljenja bakra, primarna funkcija troske je da u tečnoj fazi sakupi ono što se može izliti, kao što su svi oksidi i silikati železa i oksidni sastojci jalovine koji nastaju tokom procesa topljenja. Uobičajeno je da se troska hladi, usitnjava i flotira da bi se regenerisao bakar, ili se troska obrađuje postupkom redukcije u električnoj peći. U fazi kamenca, koji se obično dalje obrađuje konvertovanjem, dobija se 50-70 % bakra. U najšire primenjenom Feirce-Smith konvertovanju železo koje se sadrži u fazi kamenca oksiduje se uduvavanjem kiseonika u rastop i zajedno sa dodatim silicijumskim peskom obrazuje fajalitnu trosku koja na početku postupka konvertovanja pluta u reaktoru na površini belog metala bogatog bakrom. Beli metal sadrži 70-80 % bakra. Kada se kiseonik dalje uduvava u beli metal stvara se blister bakar koji sadrži oko 99 % bakra. Troska zadržava 5-10 % bakra koji se regeneriše flotacijom i uvođenjem koncentrata troske bogatog bakrom u plamenu peć za topljenje ili obradom troske u redukcionim uslovima, na primer, u električnoj peći.

U principu je ekonomski razumno da se blister bakar proizvodi direktno, odnosno da se direktno proizvodi blister bakar od sulfidnog koncentrata u jednoj fazi postupka u reaktoru za suspenziju, uz poštovanje određenih ograničenja. Ovde je najveći problem što se u pomenutom postupku stvara mnogo troske i što se velika količina bakra sakuplja u toj troski. Sa druge strane obrada troske radi regeneracije bakra sadržane u njoj stvara posebne troškove postupka. Kada je sadržaj bakra u koncentratu dovoljno visok, tipično najmanje 37mas.%, ekonomski je isplativo proizvoditi blister bakar u jednoj procesnoj fazi. Ako koncentrat sadrži samo male količine železa ili drugih komponenata koje obrazuju trosku, u kom slučaju količina stvorene troske nije velika, obrada koncentrata sa nižim sadržajem bakra je isplativa. U proizvodnji blister bakra generalno je potrebno dvofazno prečišćavanje troske koja se stvori da bi se obezbedio dovoljno visok prinos regenerisanog bakra.

Prema stanju tehnike, kada se radi u datom području potencijala kiseonika, stvara se tokom topljenja bakra tzv. beli metal, i u tom slučaju sadržaj bakra u nagrađenoj fazi troske je suštinski manji nego u slučaju kada je blister bakar u ravnoteži sa fazom troske. Na Fig. 1 (INSKO 261608 VIII, strana 9) prikazan je dijagram potencijala sumpor-kiseonik za Cu-Fe-S-0-SiC>2 sistem na temperaturi od 1300°C. Na toj slici zapažaju se sadržaji raznih faza koje se javljaju u postupku topljenja bakra u različitim uslovima. Sa te slike se može videti da kada je prisutan beli metal, sadržaj bakra u troski je niži nego u troski gde je blister bakar u ravnoteži.

Iz objavljene prijave PCT 00/09772 poznat je postupak za topljenje koncentrata bakra u prisustvu kiseonika kontinuiranom oksidacijom koncentrata ili kamenca na temperaturi od 1300°C ili nižoj. Prema tom postupku sulfidni koncentrat bakra se topi, najveći deo prisutnog železa uklanja se kao troska, a najveći deo sumpora prevodi se u sumpordioksid. Dobijeni proizvod je beli metal, kamenac ili blister bakar.

Predmet ovog pronalaska jeste da eliminiše neke od nedostataka stanja tehnike. Drugi predmet ovog pronalaska je da spreči formiranje troske sa visokim sadržajem bakra tokom proizvodnje blister bakra.

Ovaj pronalazak okarakterisan je sadržajem zahteva 1. Druga ostvarenja ovog pronalaska okarakterisana su sadržajem ostalih zahteva.

Postupak prema ovom pronalsku za proizvodnju blister bakra ima nekoliko prednosti. Prema ovom postupku, koncentrat, topitelj i vazduh obogaćen kiseonikom zajedno se uvode u peć za topljenje suspenzije, kao što je plamena peć, tako da se obrazuju najmanje dve tečne faze, faza belog metala i faza troske, a beli metal se oksidiše posle peći za toplenje suspenzije najmanje u jednom reaktoru za oksidaciju. Prema ovom postupku operacije u peći za topljenje suspenzije pogodno se izvode u uslovima koji obezbeđuju obrazovanje belog metala, što znači daje potencijal kiseonika u peći u opsegu 10"<7->10"<6>i daje parcijalni pritisak sumpordioksida u opsegu 0,2-1. Beli metal se suštinski sastoji od bakra (70-80 %) i sumpora. Beli metal obrazovan tokom topljenja u suštini ne sadrži komponente troske. Kada se radi u gore opisanim uslovima, prednost je što se nagrađuje troska sa malim sadržajem bakra koja je pogodna za direktnu obradu radi regeneracije bakra, i što nije potrebna odvojena primarna redukcija troske, na primer u električnoj peći.

Beli metal izliva se iz peći bilo kontinualno bilo u šaržama, da bi bio oksidisan u reaktoru za oksidaciju, gde se sumpor sadržan u belom metalu oksidiše vazduhom obogaćenim kiseonikom, tako da se formiraju sumpor dioksid i blister bakar, gotovo bez troske. Prema pogodnom ostvarenju ovog pronalaska, reaktor za oksidaciju je postavljen na stacionaran način u vezi sa peći za topljenje suspenzije. Prema drugom pogodnom ostvarenju ovog pronalaska reaktor za oksidaciju povezan je sa peći za topljenje suspenzije pomoću zatvorenog ispušnog kanala za rastop koji omogućava transfer rastopa. Kada je reaktor za oksidaciju zatvoreni reaktor, sakupljanje i regeneracija gasova stvorenih u postupku pogodnije se kontrolišu. Prema pogodnom ostvarenju ovog pronalaska reaktor za oksidaciju je poželjno reaktor sa uduvavanjem na površinu. Prema drugom pogodnom ostvarenju, reaktor za oksidaciju je injekcioni reaktor, pomoću koga se pogodno može topiti i beli metal u čvrstom stanju injektiranjem u rastvor zajedno sa oksidacionim gasom. Pogodan reaktor za oksidaciju za primenu je na primer reaktor tipa Ausmelt, Isasmelt ili Mitsubishi.

Troska se odvojeno izliva iz peći za topljenje suspenzije i prema pogodnom ostvarenju ovog pronalaska obrađuje se u električnoj peći radi regeneracije bakra sadržanog u njoj. Prema drugom pogodnom ostvarenju ovog pronalaska, troska se posle peći za topljenje suspenzije obrađuje flotacijom radi regeneracije sadržaja bakra. Kada se primenjuje postupak prema ovom pronalasku prednost je što se ne obrazuje troska sa visokim sadržajem bakra i što se izbegavaju nepotrebna recirkulacija bakra i rezultujući gubitci na bakru.

Pronalazak je u nastavku detaljno opisan uz poziv na nacrt.

Fig. 1 prikazuje dijgram potencijala sumpor-kiseonik sistema Cu-Fe-S-0-Si02na temperaturi od 1300°C.

Fig. 2a prikazuje procesnu šemu postupka prema ovom pronalasku.

Fig. 2b prikazuje procesnu šemu postupka prema drugom pogodnom ostvarenju ovog pronalaska. Fig. 2a ilustruju postupak prema ovom pronalasku. Prema tom postupku koncentrat 5, topitelj 6 i vazduh 7 obogaćen kiseonikom zajedno se uvode u plamenu peć 1 za topljenje, tako da se u donjem delu 4 peći 1 stvaraju dve tečne faze, faza 11 belog metala i faza 10 troske. Faza 11 belog metala oksidiše se posle plamene peći u reaktoru 12 za oksidaciju pri čemu se nagrađuje blister bakar 15. Pored belog metala i troske u plamenoj peći za topljenje stvara se mala količina blister bakra koji se takođe prevodi u reaktor 12 za oksidaciju. Procesni gasovi stvoreni u plamenoj peći 1 odvode se uzlaznim kanalom 2 u bojler 8 za zagrevanje otpadnom toplotom odakle se stvorena prašina 9 recirkuliše nazad u plamenu peć za topljenje, a gasovi 17 odvode na dalju obradu. Beli metal 11 izliva se iz peći 1 kontinualno ili u šaržama u reaktor 12 za oksidaciju u kome se sumpor sadržan u belom metalu oksidiše vazduhom 16 obogaćenim kiseonikom, tako da se stvaraju sumpordioksid i blister bakar 15, ali ne i troska. Prema pogodnom ostvarenju ovog pronalaska prikazanom na Fig. 2a, reaktor 12 za oksidaciju postavlja se u vezu sa plamenom peći na stacionaran način. Prema drugom ostvarenju ovog pronalaska prikazanog na Fig. 2b reaktor 12 za oksidaciju povezan je direktno za plamenu peć preko ispušnog kanala 13. Troska 10 nagrađena u plamenoj peći 1 za topljenje sprovodi se na obradu 14 troske, bilo u električnu peć bilo u flotaciju da bi se iz troske regenerisao sadržani bakar. Prema pogodnom ostvarenju ovog pronalaska pogodan reaktor za oksidaciju je onaj sa duvanjem na površinu ili injekcioni reaktor u kom slučaju se i beli metal može topiti njegovim injektiranjem u rastop zajedno sa gasom za oksidaciju. Pogodno je da reaktor za oksidaciju bude tipa Ausmelt, Isasmelt ili Mitsubishi.

Pronalazak je ilustrovan sledećim primerom.

Primer

Primenjujući postupak prema ovom pronalasku, koncentrat bakra sa 30% Cu, 28% Fe, 30% S, 6% Si02topi se u plamenoj peći za topljenje brzinom od 163tph (tph=tona/sat) zajedno sa silicijumskim peskom koji se uvodi u peć brzinom od 21 tph.

Tokom procesa topljenja u plamenu peć uduvava se vazduh sa protokom od 63,493 NmVh i kiseonik u protoku od 21956Nm<3>/h tako daje obogaćenje kiseonikom 41% a koeficijent kiseonikaje 171Nm<3>02računato po unetoj toni.

Kao rezultat reakcija oksidacije u plamenoj peći za topljenje stvara se beli metal u količini od 62,004 Kg/h (sadrži 79% Cu, 0.5% Fe) i troska u količini od 109,702 Kg/h (sadrži 4% Cu, 44% Fe). Pored toga stvara se mala količina prašine koja se recirkuliše u peć za topljenje.

Troska se obrađuje u pogonu za obogaćivanje troske tako daje količina stvorene troske 8,844 Kg/h (sadrži 46% Cu, 25% Fe) i ta troska se ponovo uvodi u plamenu peć za topljenje zajedno sa koncentratom. Nagrađeni beli metal obrađuje se u reaktoru za oksidaciju u koji se uvodi tehnički kiseonik sa protokom od 4,328 Nm<3>/h i vazduh pri 18,979 Nm<3>/h. Tako se stvara blister bakar u količini od 49,274Kg/h (sadrži 98% Cu, 0.04% Fe), i mala količina troske (lt/h, sadrži 50% Cu, 27% Fe). Troska se granuliše i vraća u plamenu peć za topljenje.

U gornjem primeru, ukupna količina bakra koji se recirkuliše nazad u plamenu peć za topljenje u koncentratu troske i u troski iz reaktora za oksidaciju je 4,575Kg Cu, što odgovara oko 9% od ukupne količine bakra sadržane u koncentratu. Daje koncentrat topljen direktno u blister, količina troske bila bi oko 130t/h i sadržavala bi čak više od 50% ukupne količine bakra sadržane u koncentratu.

Za stručnjake iz ove oblasti očigledno je da su moguća razna ostvarenja pronalaska koja nisu ograničena na gornji primer ali koja mogu da variraju unutar patentnih zahteva koji slede.

Claims (8)

1. Postupak za proizvodnju blister bakra u kome se koncentrat 5 bakra, topitelj 6 i vazduh 7 obogaćen kiseonikom zajedno uvode u plamenu peć 1 za topljenje čime se stvaraju najmanje dve tečne faze, kao što su beli metal 11 i troska 10 i gde se beli metal oksidiše posle plamene peći za topljenje u najmanje jednom reaktoru 12 za oksidaciju, naznačen time, što je potencijal kiseonika u opsegu 10"<7->10"<6>a parcijalni pritisak sumpordioksida u plamenoj peći (1) za topljenje u opsegu 0.2-1, i što je reaktor (12) za oksidaciju postavljen u vezu sa plamenom peći (1) za topljenje.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što je reaktor (12) za oksidaciju podešen da bude instaliran tako daje povezan sa plamenom peći (1) za topljenje na stacionaran način.

3. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što je reaktor (12) za oksdiaciju povezan sa plamenom peći (1) za topljenje pomoću ispušnog kanala (13) za rastop.

4. Postupak prema zahtevima 1-3, naznačen time, što je reaktor (12) za oksidaciju reaktor sa duvanjem na površinu.

5. Postupak prema zahtevima 1-3, naznačen time, što je reaktor (12) za oksidaciju injekcioni reaktor.

6. Postupak prema zahtevu 5, naznačen time, što se u reaktor (12) za oksidaciju takođe injektira čvrst beli metal.

7. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što se troska (10) posle peći (1) za topljenje suspenzije obrađuje u električnoj peći radi regeneracije bakra sadržanog u njoj.

8. Postupak prema zahtevul, naznačen time, što se troska (10) posle peći (1) za topljenje suspenzije obrađuje flotacijom radi regeneracije bakra sadržane u njoj.