Minor-Element Behavior and Iron Partition During the Cleaning of Copper Converter Slag Under Reducing Conditions

Abstract

A mathematical model has been developed to describe the reduction process and the minor-element behavior during the cleaning of copper converter slag under equilibrium conditions. The results of simulation show that large fractions of Pb, Bi, Sb and As, but little of Zn, are absorbed into the recovered copper phase. Generally, the distribution behavior of minor elements is affected by temperature and CO partial pressure, but not by the initial amounts of these elements in the slag or by the activity of FeO. There is a limit to the recovery of copper by reducing Cu2O from the slag because iron oxides are also reduced at low oxygen potentials to form a solid copper-iron alloy which is impossible to separate from the slag. The limit was 90% recovery of copper (0.3% Cu in slag) at 1250°C for the converter slag of typical composition used in this study. The predicted results were compared with the actual observed data from pilot plant operation in which pulverized coal was used as a reductant. Consistent trends between the two cases were obtained. © 1997. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reservedRésuméOn a développé un modéle mathématique décrivant le procédé de réduction et le comportement d' élément mineur lors du nettoyage du laitier de convertisseur du cuivre sous des conditions d'équilibre. Les résultats de la simulation montrent que de grandes quantités de Pb, de Bi, de Sb et d'As, mais peu de Zn, sont absorbées dans la phase de cuivre récupéré. Généralement, le comportement de distribution des éléments mineurs est affecté par la température et par la pression partielle du CO, mais non pas par les quantités initiales de ces éléments dans le laitier ni par l'activité du FeO. Il y a une limite à la récupération de cuivre par réduction du Cu2O à partir du laitier parce que les oxydes de fer sont aussi réduits à de faibles potentials d'oxygéne, formant un alliage solide cuivre-fer qu'il est impossible de séparer du laitier. La limite de récupération était de 90% ddu cuivre (0.3% Cu dans le laitier) à 1250°C pour le laitier de convertisseur de composition typique utilisé dans cette étude. On a comparé les résultats prédits avec les données actuelles observées lors de l'opération d'une usine pilote dans laquelle du charbon pulvérisé était utilisé comme agent réducteur. On a obtenu des tendances concordantes entre les deux cas.