Verwendung einer Vorrichtung zur Anreicherung von Kupfer oder Nickel

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Vorrichtung zur Gewinnung bzw. zur Anreicherung von Kupfer oder Nickel, mit einem Schwebeschmelzofen und einem an den Schwebeschmelzofen angeschlossenen Abhitzekessel zur Abführung und zur Kühlung von Abgasen aus dem Schwebeschmelzofen.

[0002] Derartige Vorrichtungen sind aus der Praxis grundsätzlich bekannt. Beziehungsweise offenbart US-A 4 475 947 so einen Schwebeschmelzofen zur Erzeugung von Kupfer. Der Schwebeschmelzofen dient zum Schwebeschmelzen von Kupferkonzentraten oder Nickelkonzentraten. Ein solcher Schwebeschmelzofen weist in der Regel einen Reaktionsschacht, einen Steigschacht und einen den Reaktionsschacht mit dem Steigschacht verbindenden Herd auf. In dem Herd ist eine kupferhaltige oder nickelhaltige Schmelze aufgenommen. Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist an den vertikalen Steigschacht des Schwebeschmelzofens ein horizontal angeordneter Abhitzekessel angeschlossen. Das Abgas bzw. Prozessgas aus dem Schwebeschmelzofen durchströmt also zunächst den Steigschacht vertikal nach oben, wird dann um 90° umgelenkt und durchströmt anschließend den horizontal orientierten Abhitzekessel. Dieser horizontale Abhitzekessel weist an seinen Wänden von einem Kühlmedium durchströmte Kühlrohe zur Abkühlung des Abgases auf. Der erste Teil des horizontalen Abhitzekessels besteht aus einer Kammer, in der die Abkühlung bzw. der Wärmeübergang im Wesentlichen durch Strahlung erfolgt (Strahlungsteil des Abhitzekessels). In diesem Strahlungsteil wird das Abgas auf eine Temperatur von ca. 650°C bis 750°C abgekühlt. Der Abhitzekessel weist stromabwärts dieser Kammer eine zweite Kammer auf, in der die Abkühlung bzw. der Wärmeübergang durch Konvektion erfolgt (Konvektionsteil des Abhitzekessels). Nach Durchströmen dieses Konvektionsteils hat das Abgas eine Temperatur von ca. 350°C. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass es in dem horizontalen Abhitzekessel leicht zu unerwünschten Ablagerungen aus dem Abgas in dem Übergang Steigschacht / Abhitzekessel an den Kühlflächen kommt. Solche Ablagerungen verschlechtern aber den Wärmeübergang an den Kühlflächen maßgeblich. Außerdem werden insbesondere die Kühlflächen im unteren Bereich der ersten horizontalen Kammer (Strahlungsteil) kaum vom Abgas angeströmt und deshalb haben diese Kühlflächen nur einen geringen Anteil an der Abkühlung des Abgases. In diesem Abhitzekessel der bekannten Vorrichtung erfolgt also nur eine relativ schlechte Ausnutzung der Kühlflächen. Zur besseren Anströmung und Ausnutzung der Kühlflächen wurde bereits ein Strömungshindernis in Form einer Trennwand in solche Abhitzekessel eingebaut. Diese Maßnahmen sind aber relativ aufwendig. Im Ergebnis ist bei der bekannten Vorrichtung eine effektive Abkühlung des Abgases nur mit verhältnismäßig großen Kühlflächen möglich. Diese bedingen jedoch nachteilhaft hohe Material- und Herstellungskosten.

[0003] Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, die vorstehend erläuterten Nachteile wirksam zu vermeiden bzw. zu minimieren.

[0004] Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung eine Verwendung einer Vorrichtung zur Gewinnung bzw. zur Anreicherung von Kupfer oder Nickel, mit einem Schwebeschmelzofen und einem an den Schwebeschmelz-ofen angeschlossenen Abhitzekessel zur Abführung und Abkühlung von Abgasen bzw. Prozessgasen aus dem Schwebeschmelzofen,

[0005] wobei der Schwebeschmelzofen einen Reaktionsschacht, einen vertikalen Steigschacht und einen den Reaktionsschacht mit dem Steigschacht verbindenden Herd zur Aufnahme einer kupferhaltigen oder nickelhaltigen Schmelze aufweist und wobei der Abhitzekessel einen ersten an den Steigschacht angeschlossenen vertikal orientierten bzw. im Wesentlichen vertikal orientierten Kesselabschnitt aufweist. Dieser Kesselabschnitt wird nachfolgend auch kurz als erster vertikaler Kesselabschnitt bezeichnet, wobei der erste vertikale Kesselabschnitt 6 mit der Maßgabe ausgelegt ist, dass das Abgas bzw. Prozessgas auf eine Temperatur von 800 bis 1000°C abgekühlt wird, wobei ein zweiter vertikaler Kesselabschnitt 10 an den ersten vertikalen Kesselabschnitt 6 angeschlossen ist und wobei der zweite vertikale Kesselabschnitt 10 von dem Abgas vertikal nach unten durchströmt wird, wobei der zweite vertikale Kesselabschnitt 10 mit der Maßgabe ausgelegt ist, dass das Abgas darin auf eine Temperatur von 620 bis 780°C abgekühlt wird.

[0006] Für die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ein an sich üblicher Schwebe-schmelzofen mit Reaktionsschacht, Steigschacht und Herd eingesetzt. Vorzugsweise sind dabei Reaktionsschacht und Steigschacht vertikal orientiert und der Herd bildet eine horizontale Verbindung von Reaktionsschacht und Steigschacht. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass in dem Reaktionsschacht Kupferkonzentrat oder Nickelkonzentrat eingebracht und mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht wird. Verunreinigungen wie Schwefel und dergleichen werden in Zwischenprodukten abgetrennt. Im Herd wird die kupferhaltige oder nickelhaltige Schmelze aufgenommen. Die Abgase bzw. Prozessgase aus diesem Prozess werden über den vertikalen Steigschacht abgesaugt.

[0007] Erfindungsgemäß ist an den vertikalen Steigschacht ein (erster) vertikal angeordneter Kesselabschnitt des Abhitzekessels angeschlossen. Das heiße Abgas bzw. Prozessgas steigt im vertikalen Steigschacht vertikal nach oben und anschließend weiter im (ersten) vertikal angeordneten Kesselabschnitt vertikal nach oben. Der erste vertikal orientierte Kesselabschnitt bildet gleichsam die vertikale Verlängerung des vertikalen Steigschachtes.

[0008] Der erste vertikale Kesselabschnitt ist mit der Maßgabe ausgelegt, dass das Abgas auf eine Temperatur von 800°C bis 1000°C, bevorzugt auf eine Temperatur von 850°C bis 950°C abkühlbar ist. Das Abgas ist in dem ersten vertikalen Kesselabschnitt insbesondere auf eine Temperatur von ca. 900°C abkühlbar. Bei den vorstehend angegebenen Temperaturen handelt es sich um die Temperatur des Abgases im oberen Bereich des ersten vertikalen Kessel-abschnittes, insbesondere vor bzw. im Bereich einer vorzugsweise vorgesehenen und nachfolgend noch erläuterten Umlenkung bzw. horizontalen Umlenkung des Abgases. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Abkühlung des Abgases bzw. der Wärmeübergang im ersten vertikalen Kesselabschnitt zumindest im Wesentlichen durch Wärmestrahlung erfolgt. Insoweit bildet der erste vertikale Kesselabschnitt zweckmäßigerweise den ersten Strahlungsteil des Abhitzekessels. Die Abkühlung des Abgases in dem ersten vertikalen Kesselabschnitt erfolgt empfohlenermaßen mittels von einem Kühlmedium durchströmten Kühlrohren an den Innenwänden des Kessel-abschnittes. Zweckmäßigerweise bilden die Kühlrohre die Wände bzw. Innenwände des ersten vertikalen Kesselabschnittes. Wie oben bereits dargelegt wird bevorzugt Siedewasser als Kühlmedium eingesetzt.

[0009] Ein zweiter vertikaler Kesselabschnitt ist an den ersten vertikalen Kessel-abschnitt angeschlossen ist, wobei der zweite vertikale Kesselabschnitt von dem Abgas vertikal nach unten durchströmt wird. Zweiter vertikaler Kesselabschnitt meint insbesondere auch, dass dieser zweite Kesselabschnitt im Wesentlichen vertikal orientiert bzw. angeordnet ist. Zweckmäßigerweise erfolgt die Abkühlung des Abgases in dem zweiten vertikalen Kesselabschnitt mittels von einem Kühlmedium durchströmten Kühlrohren, die die Wand des zweiten vertikalen Kesselabschnittes bilden. Empfohlenermaßen weist der zweite vertikale Kesselabschnitt einen rechteckigen, insbesondere einen quadratischen Innenquerschnitt auf.

[0010] Der zweite vertikale Kesselabschnitt ist erfindungsgemäß mit der Maßgabe ausgelegt, dass das Abgas darin auf eine Temperatur von 620 bis 780°C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 500 bis 800°C und bevorzugt auf eine Temperatur von 650 bis 750°C abkühlbar ist. Dabei handelt es sich um die Temperatur des Abgases im unteren Bereich des zweiten vertikalen Kesselabschnittes, insbesondere vor bzw. im Bereich einer vorzugsweise vorgesehenen und nachfolgend noch erläuterten Umlenkung des Abgases. Die Abkühlung des Abgases bzw. der Wärmeübergang erfolgt im zweiten vertikalen Kesselabschnitt zweckmäßigerweise zumindest im Wesentlichen über Strahlung. Der zweite vertikale Kesselabschnitt bildet dann gleichsam den zweiten Strahlungsteil des erfindungsgemäßen Abhitzekessels.

[0011] Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass das aus dem Steigschacht in den ersten vertikal orientierten Kesselabschnitt übergehende heiße Abgas bzw. Prozessgas eine Temperatur von 1100°C bis 1500°C, insbesondere eine Temperatur von 1200°C bis 1400°C aufweist. In dem Abhitzekessel wird dieses heiße Abgas abgekühlt. Es empfiehlt sich, dass an den Innenwänden des Abhitzekessels von einem Kühlmedium durchströmte Kühlrohre angeordnet sind, bzw. dass die Innenwände des Abhitzekessels von Kühlrohren gebildet werden, die von einem Kühlmedium durchströmt werden. Bei dem Kühlmedium handelt es sich vorzugsweise um Siedewasser. Das Siedewasser hat zweckmäßigerweise eine Temperatur höher 200°C.

[0012] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der erste vertikale Kesselabschnitt eine Höhe von 30 bis 50m, vorzugsweise eine Höhe von 35 bis 45m und besonders bevorzugt eine Höhe von etwa 40m auf. Höhe meint dabei die vertikale Erstreckung des Kesselabschnittes in Längs-richtung. - Eine Ausführungsform der Erfindung die sich besonders bewährt hat ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste vertikale Kesselabschnitt eine Innenquerschnittsfläche von 8 bis 16m², vorzugweise von 10 bis 14m² und bevorzugt von 11 bis 13m² aufweist. Der vertikale Kesselabschnitt weist beispielsweise eine Innenquerschnittsfläche von 12m² bzw. von etwa 12m² auf. Innenquerschnittsfläche meint im Übrigen die Querschnittsfläche, die von den Innenwänden des Kesselabschnittes gebildet wird. Die vorstehend spezifizierten Innenquerschnittsflächen haben sich im Hinblick auf eine effektive Abkühlung des Abgases besonders bewährt. - Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Innenquerschnitt des ersten vertikalen Kesselabschnittes rechteckig ausgebildet ist.

[0013] Gemäß einer empfohlenen Ausführungsvariante der Erfindung ist im unteren Bereich des ersten vertikalen Kesselabschnittes eine Mehrzahl von Einblas-düsen zur Einblasung eines sauerstoffhaltigen Gases in den Innenraum des ersten Kesselabschnittes vorgesehen. Zweckmäßigerweise sind die Einblas-düsen in der Kesselwandung angeordnet und vorzugweise in gegenüberliegenden Bereichen der Kesselwandung. Bei dem eingeblasenen sauerstoff-haltigen Gas handelt es sich insbesondere um Luft. Das sauerstoffhaltige Gas bzw. die Luft wird als Nachverbrennungsgas zur Förderung der Oxidations-reaktionen eingesetzt. Der Erfindung liegt hier die Erkenntnis zugrunde, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorrichtung bzw. des Abhitze-kessels eine optimale Durchmischung und eine optimale Nachverbrennung stattfindet.

[0014] Wie oben bereits beschrieben, strömt das Abgas bzw. Prozessgas in dem vertikalen Steigschacht des Schwebeschmelzofens vertikal aufwärts und dann durch den ersten vertikalen Kesselabschnitt vertikal aufwärts. Nach besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem vertikalen Steigschacht des Schwebeschmelzofens und dem ersten vertikalen Kessel-abschnitt ein auswechselbares vertikales Zwischenstück zwischengeschaltet. Vertikales Zwischenstück meint hier ein Übergangsteil zwischen dem vertikalen Steigschacht und dem ersten vertikalen Kesselabschnitt, das von dem Abgas (ebenfalls) vertikal nach oben durchströmt wird. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beim Betrieb der Vorrichtung Spritzer bzw. Schmelzespritzer aus dem im Herd des Schwebeschmelzofens aufgenommenen Schmelzebad durch den vertikalen Steigschacht nach oben gelangen können. Diese Schmelzespritzer können an den Kühlflächen nachteil-hafte Ablagerungen bilden, die den Wärmeübergang maßgeblich verschlechtern. Zweckmäßigerweise ist das vertikale Zwischenstück mit der Maßgabe ausgelegt, dass die Spritzer zumindest im Wesentlichen die Innenwandungen bzw. Kühlflächen des vertikalen Zwischenstückes beaufschlagen. Der Erfindung liegt insoweit weiterhin die Erkenntnis zugrunde, dass ein solches vertikales Zwischenstück einfacher auswechselbar ist, als der mit Schmelzespritzern beaufschlagte erste vertikale Kesselabschnitt. Empfohlenermaßen weist das vertikale Zwischenstück eine Höhe von 1,5 bis 8m, vorzugweise von 2 bis 7,5 m und bevorzugt eine Höhe von 2 bis 6 m auf. Höhe bezieht sich dabei auf die vertikale Erstreckung des vertikalen Zwischenstücks im eingebauten Zustand. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass das vertikale Zwischenstück von einem separaten Kühlkreislauf gekühlt wird. Dieser Kühlkreislauf ist zweckmäßigerweise unabhängig von dem Kühlkreislauf des ersten vertikalen Kesselab-schnittes und somit unabhängig vom ersten vertikalen Kesselabschnitt austauschbar. Vorzugweise hat das vertikale Zwischenstück einen rechteckigen Innenquerschnitt.

[0015] Zweckmäßigerweise ist der erste vertikale Kesselabschnitt über einen horizontalen Umlenkungsabschnitt des Abhitzekessels an den zweiten vertikalen Kesselabschnitt angeschlossen. Horizontaler Umlenkungsabschnitt meint hier, dass das Abgas zumindest einen Bereich dieses Umlenkungsabschnittes horizontal bzw. im Wesentlichen horizontal durchströmt. Das in dem ersten vertikalen Kesselabschnitt abgekühlte Abgas weist im Bereich der Umlenkung vorzugsweise eine Temperatur von 800 bis 1000°C und bevorzugt eine Temperatur von 850 bis 950°C auf.

[0016] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich des zweiten vertikalen Kesselabschnittes ein horizontaler Kesselabschnitt an den zweiten vertikalen Kesselabschnitt angeschlossen ist und dass das Abgas von dem zweiten vertikalen Kesselabschnitt in den horizontalen Kesselabschnitt umgelenkt wird. Horizontaler Kesselabschnitt meint hier insbesondere auch, dass der Kesselabschnitt im Wesentlichen horizontal angeordnet sein kann. Das abzukühlende Abgas strömt also im zweiten vertikalen Kesselabschnitt vertikal nach unten und wird dann um 90° bzw. um etwa 90° in den horizontalen Kesselabschnitt umgelenkt. Bei dieser Umlenkung weist das Abgas zweckmäßigerweise eine Temperatur von 620 bis 780°C auf, vorzugsweise eine Temperatur von 640 bis 760°C und bevorzugt eine Temperatur von 650 bis 750°C. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass das Abgas in dem horizontalen Kesselabschnitt weiter abgekühlt wird. Zweckmäßigerweise wird die Abkühlung des Abgases mittels von einem Kühlmedium durchströmter Kühlrohre verwirklicht. Diese Kühlrohre bilden die Wand des horizontalen Kesselabschnittes. Es liegt fernerhin im Rahmen der Erfindung, dass die Abkühlung des Abgases bzw. der Wärmeübergang in dem horizontalen Kesselabschnitt zumindest im Wesentlichen durch Konvektion erfolgt. Von daher handelt es sich bei dem horizontalen Kesselabschnitt gleichsam um den Konvektionsteil des erfindungsgemäßen Abhitzekessels. Es empfiehlt sich, dass der horizontale Kesselabschnitt mit der Maßgabe ausgelegt ist, dass eine Abkühlung des Abgases auf eine Temperatur von 200 bis 500°C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 250 bis 450°C und bevorzugt auf eine Temperatur von 300 bis 400°C stattfindet. Das Abgas wird insbesondere auf eine Temperatur von 350°C bzw. auf eine Temperatur von ca. 350°C abgekühlt.

[0017] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit der erfindungsgemäßen Verwendung der Vorrichtung und insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Abhitzekessel nachteilhafte Ablagerungen aus dem Abgas auf den Kühlflächen weitgehend vermieden bzw. minimiert werden können. Somit kann im Gegensatz zu den eingangs beschriebenen aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen quasi an allen Kühlflächen, insbesondere im ersten vertikalen Kesselabschnitt aber auch in den anderen Kesselabschnitten ein optimaler Wärmeübergang sichergestellt werden. Der Erfindung liegt insbesondere auch die Erkenntnis zugrunde, dass die nach bevorzugter Ausführungsform vorgesehene Umlenkung des Abgases in einen horizontalen Umlenkungsabschnitt erst bei einer wesentlich geringeren Temperatur (beispielsweise 900°C) stattfindet, als bei den bekannten Vorrichtungen und dadurch die Gefahr von Ablagerungen vermieden bzw. minimiert werden kann. Weiterhin werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. bei dem erfindungsgemäßen Abhitzekessel quasi alle Kühlflächen gleichmäßig angeströmt bzw. genutzt und somit ergibt sich im Rahmen der Erfindung eine optimale Ausnutzung der Kühlflächen. Deshalb können im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen die Kühlflächen im Abhitzekessel, insbesondere die Kühlflächen in dem ersten vertikalen Kesselabschnitt bei gleichem Temperaturabbau geringer bemessen sein. Mit anderen Worten ermöglicht die Erfindung gegenüber den bekannten Vorrichtungen eine Einsparung von Kühlflächen und dementsprechend eine Einsparung von Material- und Herstellungskosten. Auch bedeutet dies eine Verringerung der Anlagenbe-triebskosten, da Stromverbraucher wie z.B. Pumpen kleiner dimensioniert werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen bei gleicher Effizienz mit einem geringeren Bauvolumen realisiert sein. Hervorzuheben ist insbesondere, dass die vorstehend erläuterten Vorteile speziell bei Vorrichtungen erreicht werden, die mit einem Schwebeschmelzofen zur Gewinnung bzw. zur Anreicherung von Kupfer oder Nickel arbeiten.

[0018] Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1

einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und

Fig. 2

einen Schnitt B-B durch den Gegenstand gemäß Fig. 1.

[0019] Die Figuren zeigen eine Vorrichtung zur Anreicherung von Kupfer oder Nickel mit einem Schwebeschmelzofen 1 und einem an den Schwebeschmelzofen 1 angeschlossenen Abhitzekessel 2 zur Abführung und Abkühlung von Abgasen aus dem Schwebeschmelzofen 1. Der Schwebeschmelzofen 1 weist in an sich bekannter Weise einen vertikal orientierten Reaktionsschacht 3, einen vertikal orientierten Steigschacht 4 und einen den Reaktionsschacht 3 mit dem Steigschacht 4 verbindenden Herd 5 auf.

[0020] In den Reaktionsschacht 3 wird Kupferkonzentrat oder Nickelkonzentrat eingeführt und das in dem Reaktionsschacht herabfallende bzw. schwebende Konzentrat wird mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht. Nebenprodukte wie Schwefel werden dabei abgetrennt. In der im Herd 5 aufgenommenen Schmelze wird Kupfer oder Nickel angereichert. Die bei diesem Prozess entstehenden Abgase bzw. Prozessgase entweichen über den vertikalen Steigschacht 4 in den Abhitzekessel 2 und werden dort abgekühlt. Dazu weist die Wand des Abhitzekessels nicht näher dargestellte von einem Kühlmedium durchströmte Kühlrohre auf. Als Kühlmedium wird dabei zweckmäßigerweise Siedewasser eingesetzt.

[0021] Erfindungsgemäß weist der Abhitzekessel 2 einen ersten an den vertikalen Steigschacht 4 angeschlossenen vertikal orientierten Kesselabschnitt 6 auf. Dieser erste vertikal orientierte Kesselabschnitt 6 bildet gleichsam eine vertikale Verlängerung des vertikalen Steigschachtes 4. Das heiße Abgas bzw. Prozessgas strömt in dem vertikalen Steigschacht 4 vertikal nach oben und tritt mit einer Temperatur von bis zu ca. 1400°C in den ersten vertikal orientierten Kesselabschnitt 6 ein. In diesem ersten vertikalen Kesselabschnitt 6 wird das Abgas insbesondere auf eine Temperatur von ca. 900°C abgekühlt. Dabei handelt es sich um die Temperatur des Abgases im oberen Bereich 7 vor der bzw. im Bereich der Umlenkung des Abgases in den horizontalen Umlenkungs-abschnitt 8. Die Höhe h des ersten vertikalen Kesselabschnittes 6 mag im Ausführungsbeispiel 40m betragen. Die Innenquerschnittsfläche dieses ersten vertikalen Kesselabschnittes 6 beträgt im Ausführungsbeispiel ca. 12 m². Dieser Innenquerschnitt des ersten vertikalen Kesselabschnittes 6 ist im Aus-führungsbeispiel quadratisch ausgebildet.

[0022] Nach besonders bevorzugter Ausführungsform und im Ausführungsbeispiel nach den Figuren ist zwischen dem vertikalen Steigschacht 4 des Schwebe-schmelzofens 1 und dem ersten vertikalen Kesselabschnitt 6 des Abhitze-kessels 2 ein auswechselbares vertikales Zwischenstück 9 zwischengeschaltet. Dieses Zwischenstück 9 mag im Ausführungsbeispiel eine vertikale Höhe z von 3 bis 5m aufweisen. Das austauschbare vertikale Zwischenstück 9 wird in nicht näher dargestellter Weise von einem Kühlkreislauf gekühlt, der von dem Kühlkreislauf bzw. von den Kühlkreisläufen des Abhitzekessels 2 bzw. des ersten vertikalen Kesselabschnittes 6 unabhängig ist. Aus diesem Grund ist das vertikale Zwischenstück 9 unabhängig bzw. separat von dem ersten vertikalen Kesselabschnitt 6 austauschbar. Zweckmäßigerweise hat auch das vertikale Zwischenstück 9 einen quadratischen Querschnitt.

[0023] Das Abgas steigt im ersten vertikalen Kesselabschnitt 6 vertikal aufwärts und wird dann über den horizontalen Umlenkungsabschnitt 8 in den zweiten vertikalen Kesselabschnitt 10 umgelenkt. Im Ausführungsbeispiel strömt das Abgas dabei im Anschluss an den horizontalen Umlenkungsabschnitt 8 über einen schräg angeordneten Kesselabschnitt 11 in den zweiten vertikalen Kesselabschnitt 10. In dem zweiten vertikalen Kesselabschnitt 10 strömt das Abgas vertikal abwärts und wird dabei insbesondere auf eine Temperatur von ca. 650°C bis 750°C abgekühlt. Hierbei handelt es sich um die Temperatur des Abgases vor bzw. im Bereich der Umlenkung in den horizontalen Kessel-abschnitt 12. In dem horizontalen Kesselabschnitt 12 wird das Abgas dann auf eine Temperatur von ca. 350°C abgekühlt.

[0024] Sowohl im ersten vertikalen Kesselabschnitt 6 als auch im zweiten vertikalen Kesselabschnitt 10 erfolgt die Abkühlung des Abgases bzw. der Wärmeübergang zumindest im Wesentlichen durch Strahlung. Der erste vertikale Kesselabschnitt 6 wird deshalb auch als erster Strahlungsteil und der zweite vertikale Kesselabschnitt 10 als zweiter Strahlungsteil des Abhitzekessels 2 bezeichnet. In dem horizontalen Kesselabschnitt 12 erfolgt die Abkühlung des Abgases bzw. der Wärmeübergang zumindest im Wesentlichen durch Konvektion. Dieser horizontale Kesselabschnitt 12 wird deshalb auch als Konvektionsteil des Abhitzekessels 2 bezeichnet.

Ansprüche

1. Verwendung einer Vorrichtung mit einem Schwebeschmelzofen (1), mit einem an den Schwebeschmelzofen (1) angeschlossenen Abhitzekessel (2) zur Abführung und Abkühlung von Abgasen aus dem Schwebeschmelzofen (1) zur Gewinnung bzw. zur Anreicherung von Kupfer oder Nickel,
wobei der Schwebeschmelzofen (1) einen Reaktionsschacht (3), einen vertikalen Steigschacht (4) und einen den Reaktionsschacht (3) mit dem Steigschacht (4) verbindenden Herd (5) zur Aufnahme einer kupferhaltigen oder nickelhaltigen Schmelze aufweist,
wobei der Abhitzekessel (2) einen ersten an den Steigschacht (4) angeschlossenen vertikal orientierten bzw. im Wesentlichen vertikal orientierten Kesselabschnitt (6) aufweist,
wobei der erste vertikale Kesselabschnitt (6) mit der Maßgabe ausgelegt ist, dass das Abgas bzw. Prozessgas auf eine Temperatur von 800 bis 1000 °C abgekühlt wird,
wobei ein zweiter vertikaler Kesselabschnitt (10) an den ersten vertikalen Kesselabschnitt (6) angeschlossen ist und wobei der zweite vertikale Kesselabschnitt (10) von dem Abgas vertikal nach unten durchströmt wird,
wobei der zweite vertikale Kesselabschnitt (10) mit der Maßgabe ausgelegt ist, dass das Abgas darin auf eine Temperatur von 620 bis 780°C abgekühlt wird.

2. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste vertikale Kesselabschnitt (6) eine Höhe h von 30 bis 50m, vorzugsweise von 35 bis 45m aufweist.

3. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der erste vertikale Kesselabschnitt (5) eine Innenquerschnittsfläche von 8 bis 16m², vorzugsweise von 10 bis 14m² und bevorzugt von 11 bis 13m² aufweist.

4. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Innenquerschnitt des ersten vertikalen Kesselabschnittes (6) rechteckig ausgebildet ist.

5. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im unteren Bereich des ersten vertikalen Kesselabschnittes (6) eine Mehrzahl von Einblasdüsen zur Einblasung eines sauerstoffhaltigen Gases in den Innenraum des Kesselabschnittes (6) vorgesehen ist.

6. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zwischen dem Steigschacht (4) des Schwebeschmelzofens (1) und dem ersten vertikalen Kesselabschnitt (6) ein auswechselbares vertikales Zwischenstück (9) zwischengeschaltet ist.

7. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das vertikale Zwischenstück (9) eine Höhe von 1,5 bis 8m, vorzugsweise eine Höhe von 2 bis 7,5m und bevorzugt eine Höhe von 2 bis 6m aufweist.

8. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das vertikale Zwischenstück (9) von einem von der Kühlung des ersten vertikalen Kesselabschnittes (6) unabhängigen Kühlkreislauf gekühlt wird.

9. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der zweite vertikale Kesselabschnitt (10) mit der Maßgabe ausgelegt ist, dass das Abgas darin auf eine Temperatur von 640 bis 760°C abkühlbar ist.

10. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste vertikale Kesselabschnitt (6) über einen horizontalen Umlenkungsabschnitt (8) an den zweiten vertikalen Kesselabschnitt (10) angeschlossen ist.

11. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei im unteren Bereich des zweiten vertikalen Kesselabschnittes (10) ein horizontaler Kesselabschnitt (12) an den zweiten vertikalen Kesselabschnitt (10) angeschlossen ist und wobei das Abgas von dem zweiten vertikalen Kesselabschnitt (10) in den horizontalen Kesselabschnitt (12) umgelenkt wird.

12. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der horizontale Kesselabschnitt (12) mit der Maßgabe ausgelegt ist, dass eine Abkühlung des Abgases auf eine Temperatur von 200 bis 500°C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 250 bis 450°C und bevorzugt auf eine Temperatur von 300 bis 400°C stattfindet.

Claims

1. A use of a device, comprising a flash smelting furnace (1), comprising a waste heat boiler (2) connected to the flash smelting furnace (1) for discharging and cooling down waste gases from the flash smelting furnace (1) for obtaining or for enrichment, respectively, of copper or nickel,
wherein the flash smelting furnace (1) has a reaction shaft (3), a vertical riser shaft (4) and a hearth (5) connecting the reaction shaft (3) to the riser shaft (4) for accommodating a copper-containing or nickel-containing melt,
wherein the waste heat boiler (2) has a first boiler section (6), which is connected to the riser shaft (4), is vertically oriented or is substantially vertically oriented, respectively,
wherein the first vertical boiler section (6) is designed with the proviso that the waste gas or process gas, respectively, is cooled down to a temperature of between 800 and 1000°C,
wherein a second vertical boiler section (10) is connected to the first vertical boiler section (6), and wherein the waste gas flows vertically downwards through the second vertical boiler section (10),
wherein the second vertical boiler section (10) is designed with the proviso that the waste gas is cooled down therein to a temperature of between 620 and 780°C.

2. The use of a device according to claim 1, wherein the first vertical boiler section (6) has a height h of between 30 and 50m, preferably of between 35 and 45m.

3. The use of a device according to one of claims 1 or 2, wherein the first vertical boiler section (6) has an inner cross sectional surface of between 8 and 16m², preferably of between 10 and 14m², and preferably of between 11 and 13m².

4. The use of a device according to one of claims 1 to 3, wherein the inner cross section of the first vertical boiler section (6) is embodied so as to be rectangular.

5. The use of a device according to one of claims 1 to 4, wherein provision is made in the lower area of the first vertical boiler section (6) for a plurality of injection nozzles for injecting an oxygen-containing gas into the interior of the boiler section (6).

6. The use of a device according to one of claims 1 to 5, wherein an exchangeable vertical intermediate piece (9) is interconnected between the vertical riser shaft (4) of the flash smelting furnace (1) and the first vertical boiler section (6).

7. The use of a device according to claim 6, wherein the vertical intermediate piece (9) has a height of between 1.5 and 8m, preferably a height of between 2 and 7.5m and preferably a height of between 2 and 6m.

8. The use of a device according to one of claims 6 or 7, wherein the vertical intermediate piece (9) is cooled by a cooling cycle, which is independent from the cooling of the first vertical boiler section (6).

9. The use of a device according to one of claims 1 to 10, wherein the second vertical boiler section (10) is designed with the proviso that the waste gas can be cooled down therein to a temperature of between 640 and 760°C.

10. The use of a device according to one of claims 1 to 9, wherein the first vertical boiler section (6) is connected to the second vertical boiler section (10) via a horizontal deflection section (8).

11. The use of a device according to one of claims 1 to 10, wherein a horizontal boiler section (12) is connected to the second vertical boiler section (10) in the lower area of the second vertical boiler section (10), and wherein the waste gas is deflected from the second vertical boiler section (10) into the horizontal boiler section (12).

12. The use of a device according to claim 11, wherein the horizontal boiler section (12) is designed with the proviso that the waste gas is cooled down to a temperature of between 200 and 500°C, preferably to a temperature of between 250 and 450°C, and preferably to a temperature of between 300 and 400°C.

Revendications

1. Utilisation d'un dispositif avec un four (1) de fusion fluidisée avec une chaudière à récupération (2) raccordée sur le four (1) de fusion fluidisée pour évacuer et refroidir des gaz perdus hors du four (1) de fusion fluidisée pour extraire ou pour enrichir du cuivre ou du nickel,
le four (1) de fusion fluidisée comportant une cuve de réaction (3), une cuve montante (4) verticale et un creuset (5) reliant la cuve de réaction (3) avec la cuve montante (4), destiné à recevoir une masse fondue contenant du cuivre ou du nickel,
la chaudière à récupération (2) comportant une première partie (6) de chaudière orientée à la verticale ou orientée sensiblement à la verticale, raccordée sur la cuve montante (4),
la première partie (6) verticale de chaudière étant conçue avec le critère que les gaz perdus ou les gaz de processus soient refroidis à une température de 800 à 1000 °C,
une deuxième partie (10) verticale de chaudière étant raccordée sur la première partie (6) verticale de chaudière et la deuxième partie (10) verticale de chaudière étant traversée à la verticale vers le bas par les gaz perdus.

2. Utilisation d'un dispositif selon la revendication 1, la première partie (6) verticale de chaudière présentant une hauteur h de 30 à 50 m, de préférence de 35 à 45 m.

3. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, la première partie (6) verticale de chaudière présentant une surface de section transversale intérieure de 8 à 16 m², de préférence de 10 à 14 m², de manière préférée de 11 à 13 m².

4. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, la section transversale interne de la première partie (6) verticale de chaudière étant conçue sous forme rectangulaire.

5. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans la zone inférieure de la première partie (6) verticale de chaudière étant prévue une pluralité de buses d'insufflation pour insuffler un gaz oxygéné dans l'espace intérieur de la partie (6) de chaudière.

6. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, entre la cuve montante (4) du four (1) de fusion fluidisée et la première partie (6) verticale de chaudière étant intercalée une pièce intermédiaire (9) verticale interchangeable.

7. Utilisation d'un dispositif selon la revendication 6, la pièce intermédiaire (9) verticale présentant une hauteur de 1,5 à 8 m, de préférence une hauteur de 2 à 7,5 m et de manière préférée, une hauteur de 2 à 6 m.

8. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, la pièce intermédiaire (9) verticale étant refroidie par un circuit de refroidissement indépendant du refroidissement de la première partie (6) verticale de chaudière.

9. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, la deuxième partie (10) de chaudière étant conçue avec le critère que les gaz perdus puissent y être refroidis à une température de 640 à 760 °C.

10. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, la première partie (6) verticale de chaudière étant raccordée par l'intermédiaire d'une partie de renvoi (8) sur la deuxième partie (10) verticale de chaudière.

11. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans la zone inférieure de la deuxième partie (10) verticale de chaudière, une partie (12) horizontale de chaudière étant raccordée sur la deuxième partie (10) verticale de chaudière et les gaz perdus étant renvoyés de la deuxième partie (10) verticale de chaudière dans la partie (12) horizontale de chaudière.

12. Utilisation d'un dispositif selon la revendication 11, la partie (12) horizontale de chaudière étant conçue avec le critère qu'un refroidissement des gaz perdus à une température de 200 à 500 °C, de préférence à une température de 250 à 450 °C et de manière préférée à une température de 300 à 400 °C ait lieu.

Zeichnung