Slag Chemistry of the Mitsubishi S and Cl Furnaces at the Xstrata Copper-Kidd Metallurgical Site

Abstract

The Kidd Creek smelter of Xstrata Copper, in operation since 1981, employs the Mitsubishi Process. This continuous smelting process utilizes the unique three furnace system consisting of the smelting furnace (S-Furnace), the slag cleaning furnace (CL-Furnace) and the converting furnace (C-Furnace). The present paper focusses on the slag and matte chemistry of the S-Furnace and the CL-Furnace. In particular, the slag chemistry in each of these furnaces was investigated using the Factsage™ software to better understand the impact of slag and matte compositions on the slag liquidus and the oxidic copper content of the slag. In order to perform the calculations to the required degree of accuracy, all degrees of freedom for each system were fixed with respect to actual industrial parameters such as the slag, matte and gas phase compositions for each furnace. The investigation confirmed the impact of %CaO, %Al2O3 and %MgO, each of which tend to increase the magnetite liquidus at high Fe/SiO2 ratios. The impact of the Fe/SiO2 ratio in slag was further investigated since typically it is employed at the plant to control the slag liquidus, generally at a constant level of minor slag components (%Al2O3, %CaO and %MgO). To a lesser but still significant extent, the level of ZnO in the slag was also found to impact the slag liquidus. All process parameters were varied separately to identify the impact of process variability on copper losses and slag liquidus. The results are presented and discussed with respect to the current operation of the S-furnace and ideas for potential improvements are also identified.RésuméL'affineur de Kidd Creek de Xstrata Copper, en opération depuis 1981, emploie le procédé Mitsubishi. Ce procédé de fusion continue utilise le système unique à trois fours qui comprend le four de fonte (four S), le four de nettoyage de la scorie (four CL) et le four de conversion (four C). Le présent document se concentre sur la chimie de la scorie et de la matte du four S et du four CL. En particulier, on a investigué la chimie de la scorie de chacun de ces fours en utilisant le logiciel Factsage™ pour mieux comprendre l'impact de la composition de la scorie et de la matte sur le liquidus de la scorie et sur la teneur en oxyde de cuivre de la scorie. Afin d'effectuer les calculs au degré requis de précision, on a fixé tout les degrés de liberté pour ce système par rapport aux paramètres industriels, comme la composition de la scorie, de la matte et de la phase gaseuse de chaque four. L'investigation a confirmé l'impact du % de CaO, d'Al2O3 et de MgO, chacun d'eux augmentant le liquidus de la magnétite à des rapports élevés de Fe/SiO2. On a de plus investigué l'impact du rapport Fe/SiO2 puisque, typiquement, il est utilisé à l'usine pour contrôler le liquidus de la scorie, généralement à un niveau constant de composantes mineures de la scorie (%Al2O3, %CaO et %MgO). À un degré moindre, mais quand même important, on a également trouvé que le niveau de ZnO dans la scorie avait un impact sur le liquidus de la scorie. On a varié séparément tous les parameters du procédé pour identifier l'impact de la variabilité du procédé sur les pertes en cuivre et sur le liquidus de la scorie. On présente les résultats et l'on en discute par rapport à l'opération courante du four S et l'on identifie également des idées d'améliorations potentielles.