Brevet FR2483957A1 — publié le 19811211

La présente invention, concernant la métallur- gie du cuivre, est relative de manière générale à l'affi- nage du cuivre et, plus spécifiquement, à un système pour affiner de manière continue du cuivre de récupération et/ou à soufflures de façon à produire et à couler de manière continue du cuivre de qualité anodique. L'affinage du cuivre impur pour produire du cuivre de qualité anodique est bien connu dans l'art anté- rieur. Tout l'affinage connu dans lrart antérieur s'est effectué par charges habituellement dans des fours à ré- verbère tels que ceux exposés dans les brevets des E.U.A. n0 2 436 124, 3 664 828 et 3 614 079. Cependant, la pré- sente invention concerne un procédé continu. L'opération commence par la fusion continue du cuivre dans un four à cuve verticale de sorte que, lorsque le cuivre fondu s'évacue de manière continue par le fond du four, de nouvelles charges de cuivre sont ajoutées de façon continue ou semi-continue dans le four pour main- tenir la fusion constante du cuivre. On trouve des exem- ples de fours à cuve verticale dans les brevets des E.U.A. n0 2 283 163, 3 199 977, 3 715 203 et 3 788 623 et dans la demande de brevet des E.U.A. n0 921 039. Le cuivre fondu progresse par divers collecteurs de traitement qui affinent et règlent le débit du cuivre fondu jusqu'à une poche intermédiaire qui contient un filtre de cuivre fondu en écume céramique, tel que celui- qu'on trouve dans les demandes de brevet des E.U.A. n0 066 974 et 067 079. Le cuivre fondu est alors coulé de façon continue en anodes de qualité convenable pour per- mettre l'électro-affinage ou en un produit coulé ne né- cessitant pas d'électro-affinage. La présente invention permet une productivité supérieure, consomme moins d'énergie et entraîne moins de périodes de repos et d'arrêt que les systèmes classiques fonctionnant par charges. Cette invention résoud les problèmes qu'on ren- contre dans l'art antérieur, concernant les pertes de temps, de travail et d'énergie. La présente invention fournit un système d'ensemble permettant d'affiner de manière continue du cuivre de récupération et/ou à souf- flures pour produire et couler de façon continue du cuivre de qualité anodique. Le cuivre de récupération inclut le cuivre de qualité n0 2, défini par la circulaire NARI NF 77, Classification normalisée des déchets de métaux non ferreux comme comportant au moins 96% de cuivre moyen avec aucune impureté ne dépassant 1%, les impuretés nor- males appréciables étant Pb, Sn, Fe, Ni et Sb. Les élé- ments d'un cuivre à soufflures peuvent varier largement, mais comme concentrations d'impuretés typiques on citera: Pb 10 à 1 000 PPM Sn 10 à 1 000 PP1 Fe 100 à 1 000 PPM Ca 100 à 1 000 PPM S 100 à 500 PPM Zn 200 PPN Ce système fond de manière continue du cuivre de récupération et à soufflures dans un four à cuve verticale pouvant être chauffé en brûlant un carburant, soit gazeux, soit liquide, suivant les considérations économiques et logistiques. A mesure que le cuivre fond et coule en des- cendant dans la cuve du four, il s'évacue hors du four pour venir dans un premier collecteur à laitier dans lequel le laitier initial est décrassé en surface. Le cuivre fondu est ensuite recueilli dans un four de maintien de grande capacité, capable de contrôler sa température et son écoulement subséquent. Lorsqu'on ajoute des fondants tels que de la silice, de la chaux et analogue, le cuivre indu est envoyé de façon réglée dans un réceptacle d'oxy- dation dans lequel le cuivre fondu est oxydé par l'air ou l'oxygène ou par un agent d'oxydation analogue. A par- tir du réceptacle à oxydation, le cuivre fondu oxydé et couvert de fondant entre dans un deuxième collecteur à laitier dans lequel le laitier résultant du traitement dans le réceptacle d'oxydation est décrassé en surface. Le cuivre fondu riche en oxygène s'écoule ensuite dans un réceptacle de réduction dans lequel sa teneur en oxygène est réduite par l'ammoniac ou par un agent réducteur con- venable analogue, de façon à compléter ce qu'on appelle souvent l'affinage au feu. Un réceptacle final-recueille le cuivre fondu affiné et le. fait passer par une poche de filtrage contenant des filtres de cuivre fondu en écume céramique et arriver à une cuiller de coulée pour la cou- lée continue ultérieure du cuivre affiné et filtré en formant des anodes de qualité convenable pour l'électro- affinage ou un produit coulé ne nécessitant pas d'électro- affinage. Ainsi un objet important de la présente invention consiste à fournir un système pour réaliser l'affinage continu de cuivre de récupération et/ou à soufflures de façon à produire et à couler de manière continue du cui- vre de qualité anodique. L'invention vise également à fournir un système servant à fondre de manière continue du cuivre de récupéra- tion et/ou à soufflures dans un four à cuve verticale à carburant liquide ou gazeux, de manière à affiner au feu le'cuivre de manière continue. L'invention vise également à fournir un système pour réduire le temps nécessaire pour affiner au feu du cuivre de qualité anodique. L'invention vise encore à fournir un système per- mettant de réduire le travail nécessaire pour l'affinage au feu du cuivre de qualité anodique. L'invention vise encore à fournir un système permettant de réduire l'énergie requise pour l'affinage au feu du cuivre de qualité anodique. Enfin, l'invention vise également à fournir un système pour fabriquer des produits intermédiaires et finis en cuivre affiné compor- tant bien moins d'impuretés que le cuivre traditionnel affiné au feu, grâce au faut qu'en une seule opération combinée on fond de manière continue, on affine au feu et on filtre le cuivre de récupération ou à soufflures. L'invention sera mieux expliquée et comprise par la description ci-après d'une réalisation possible avec référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels les parties analogues sont désignées par les mêmes repères. Sur ces dessins: - la figure 1 est une vue du dessus schématique d'un installation selon la présente invention; - la figure 2, une élévation partielle de l'élé- ment four à cuve verticale de la présente invention; - la figure 3, une coupe transversale de l'élé- ment réceptacle d'oxydation de la présente invention; - la figure 4, une coupe transversale de l'élé- ment collecteur à laitier de la présente invention; et - la figure 5, une coupe transversale de l'élé- ment réceptacle de réduction de la présente invention. Sur la figure 1 on voit tous les éléments princi- paux de l'invention. La vue du dessus schématique corres- pond à un schéma de circulation permettant de se rendre compte du traitement du cuivre, selon l'invention. le cuivre secondaire et le cuivre boursouflé sont chargés dans un four à cuve verticale 10, à carburant quelconque, dans lequel il est fondu. lorsque le cuivre fond, il s'écoule en descendant de façon continue dans la cuve verticale 10 du four et sort au fond en passant par une auge 11 pour aboutir à un collecteur à laitier ini- tial 12 dans lequel le laitier initial est décrassé. Un réservoir de cuivre fondu recueille le cuivre fondu dans un four de maintien primaire 13 de grande capacité qui est capable de régler la température et le débit subséquent du cuivre fondu. Lorsque des fondants sont ajoutés suivant les besoins dans l'auge 14, le cuivre fondu est amené de manière réglée dans un réceptacle d'oxydation 15 dans le- quel l'oxygène est ajouté. le cuivre fondu oxydé et cou- vert de fondant est ensuite transféré à un collecteur de laitier principal 16 dans lequel le laitier résultant du traitement dans le réceptacle d'oxydation 15 est décrassé en surface. Le cuivre fondu, riche en oxygène, s'écoule ensuite dans un réceptacle de réduction 17 dans lequel sa teneur en oxygène est réduite pour terminer la partie affinage au feu du procédé. Un four de maintien final 18 recueille le cuivre fondu affiné et le fait passer de manière continue à une allure contrôlée en passant par une poche de filtrage 19 contenant des filtres 20 de cuivre fondu en écume céramique jusqu'à une cuiller de coulée 21 pour permettre la coulée continue du cuivre fondu de qualité anodique, affiné et filtré, pour former des pro- duits finaux ou anodes convenant à l'électro-affinage subséquent. Les références aux autres figures définiront en outre des parties spécifiques de ce traitement d'ensem- ble. La figure 2 montre le four 10 à cuve verticale de la présente invention, plus en détail. Ce four 10est du type comportant une paroi 22 à revêtement réfractaire enfermant une chambre de fusion 23, une entrée de charge 24 au voisinage du haut de la chambre de fusion, une mul- tiplicité de brûleurs 25 alimentés par un carburant au choix, fixés à la partie inférieure de la paroi 22 pour injecter de-a chaleur dans la chambre de fusion 23 et une évacuation 26 dans le fond de la chambre de fusion 25 pour évacuer le cuivre fondu de manière continue. La figure 3 montre le réceptacle d'oxydation 15 de l'invention. Le cuivre fondu est reçu de manière con- tr8lée par le réceptacle d'oxydation 15 dans lequel de l'air, de l'air enrichi en oxygène ou d'autres oxydants sont injectés dans le bain fondu par des tuyaux de souf- flage 30, de façon à accroître la teneur en oxygène du cuivre de 0,1% à environ 0,7%. Des brûleurs ouverts 31 sont placés entre les tuyaux de soufflage 30 pour maintenir le bain fondu avec le minimum d'éclaboussures et un bouchon de vidange, chassé en cas d'urgence, se trouve au fond. Lorsque la silice et les fondants du genre chaux, qui ont été ajoutés à la coulée immédiatement en amont du récepta- cle d'oxydation 15, commencent à réagir sur les impuretés dans le cuivre et avec l'oxygène, la matière fondue se déplace vers le bas jusqu'au collecteur principal à lai- tier 16 représenté sur la figure 4. Dans le collecteur principal à laitier 16, le laitier résultant est décrassé de façon continue à la surface du bain fondu par l'action combinée d'une brique de décrassage 40 et d'une multiplicité de brUleurs 41 à cavitation et déborde de manière continue dans un pot à laitier (non représenté). Le cuivre fondu décrassé arrive dans le récepta- cle de réduction 17, représenté en détail sur la figure 5. Une multiplicité de brûleurs 50 entretiennent la coulée, tandis que de l'ammoniac ou un agent de réductinn analogue est injecté dans le bain par une multiplicité de lances 51 qui sont dimensionnées de manière à régler étroitement la dimension des bulles de façon à créer de petites bulles pour désoxyder effectivement le bain fondu. Il est clair que ce mode de réalisation n'est donné qu'à titre d'exemple et qu'il peut être affecté de multiples modifications sans sortir du cadre de l'inven- tion, les détails donnés étant seulement illustratifs et non pas limitatifs. REVENDI C0TIOIR 1. Procédé pour produire du cuivre de qualité anodique, comprenant le chargement de cuivre de récupé- ration et/ou à soufflures dans un four, la fusion du cui- vre dans le four et l'affinage du cuivre pour en enlever les impuretés, caractérisé en ce que le procédé est conti- nu et inclut les stades suivants (a) le chargement continu du cuivre de récupération et/ou à soufflures par le haut dans un four (10) à cuve verticale; (b) la fusion continue du cuivre dans ce même four; (c) l'écoulement continu vers l'extérieur du cuivre fondu au fond de la cuve du four; et (d) l'affinage continu du cuivre fondu pour produire du cuivre de qualité anodique. 2. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en outre en ce que le stade d'affinage (d) inclut les sous-stades ciaprès: (e) l'oxydation du cuivre fondu (en 15) pour amener les impuretés à couler à sa surface; et (f) le décrassage des impuretés à la surface du cuivre fondu (en 16). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, ca- ractérisé en ce que le stade d'affinage (d) inclut le sous-stade de (g) la réduction de la teneur du cuivre en oxygène (en 17). 4. Procédé selon la revendication 2, caracté- risé en outre par l'addition de fondants (en 14) au cuivre fondu avant son oxydation. 5. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le four est chauffé en brûlant un carburant gazeux ou liquide. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en outre par le stade de la coulée continue du cuivre sous forme d'anode. 7. Procédé selon la revendication 6, caracté- risé en outre en ce que le cuivre fondu affiné est amené à passer par l'intermédiaire d'une poche de filtrage (19) comportant des éléments de filtre céramiques avant de couler ledit cuivre de manière continue. 8. Procédé selon larevendication 7, caracté- risé en ce que ladite poche de filtrage contient un élé- ment de filtre rigide en écume céramique. 9. Procédé selon la revendication 8, caracté- risé en ce que ledit filtre en écume céramique est un filtre à pores ouverts comportant des vides fractionnels allant en volume de 75 à 95%. 10. Procédé selon la revendication 8, caracté- risé en ce que ladite écume céramique est choisie dans le groupe constitué par les oxydes et phosphates métalli- ques. 11. Procédé sein la revendication 10, caracté- risé en ce que l'oxyde métallique prédominant est l'oxyde d'aluminium. 12. Procédé selon la revendication 10, carac- térisé en ce que les oxydes métalliques prédominants sont des oxydes d'aluminium et des oxydes chromiques. 13. Procédé selon la revendication 10, caracté- risé en ce que l'écume céramique est constituée en majorité par de l'oxyde d'aluminium et du phosphate d'aluminium.