Способ шахтной плавки вторичного медьсодержащего сырья с высоким содержанием железа

(51)5 С 22 В 7/00, 15 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ША НОГО МЕДЬС ВЫСОКИМ СОДи (57) Использова переработка вто шахтную печь воздух и водяно отдельно выше температур 773- поддерживают в ход - 400-500 н з.п. ф-лы, 1 табл. исследовательский дной промышленн рамич, Н,В,ЦитовГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Уральский научнопроектный институт мсти72) Б,В.Лебедь, И,Л.АМ.М,фастовская и С.ф(56) Патент США М 384кл. С 22 В 15/00, 1974Патент ВеликобриВ 1577106, кл. С 22 В ХТНОЙ ПЛАВКИ ВТОРИЧОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ С ЕРЖАЙИЕМ ЖЕЛЕЗА ние: цветная металлургия, ричного сырья. Сущность: в загружают шихту, подают й пар. Водяной пар подают фурменного пояса в зону 1023 К. Температуру пара пределах 373-523 К, а расм на 1 т железа в шихте, 2 1 ил.ошлакования железа, входящего в состав 25лома и, как следствие, высокие капитальные 30 50 55 Изобретение относится к цветной металлургии,в частности к переработке высокожелезистоговторичного медьсодержащего сырья.Для производства вторичной черной меди, как правило; используют низкокачественное сырье, в которое входят отходы биметалла в виде россыпи и пакетов, содержащие до 90 ф железа; металлическая часть лома телевизоров, содержащего до 70;6 черных металлов; электродвигатели с содержанием черных металлов - 80 - 85;.Известен способ извлечения меди и/или драгоценных металлов из железосодержащего лома. Для этого лом, содержащий железо добавляют в ванну расплавленной меди, а затем вводят в ванну кислород, Температуру ванны поддерживают 1400 С. При этом медь и/или драгоценные металлы переходят в ванну расплава, а железо в шлак. (Пат. США М 4451289, кл.75 - 64, опубл. 84,05,29).Недостатками этого способа являются использование кислорода для окисления и затраты на строительство кислородной станции иэнергетические и эксплуатационные затраты на производство кислорода.Известен способ повышения десульфурации при плавке серосодержащего медного сырья в шахтной печи. С целью увеличения десульфуризации поддерживается повышенная постоянная влажность дутья, После диспергирования (с помощью специального устройства) воздуха до состояния тумана в воздух подается определенное количество воды. Наличие пара в области и фокуса печи имеет эффект, аналогичный действию кислорода. Взаимодействие пара со штейном приводит к дополнительной десульфурации и обогащению штейна (Коларов М., Петров ЦДобрев Н. "Металлургия" (НРБ), 1983, 38, М 6, с,13- 14),Недостатками способа являются высокие потери тепла на испарение влаги в фокусе печи, что снижает эффективность шахтной плавки, Окисление образовавшимся паром кокса приводит к образованию восстановительной газовой фазы, содержащей СО, что снижает окислительный потенциал газовой фазы и приводит к образованию железистых настылей.Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту является способ шахтной плавки вторичного свинецсодержащего сырья заключающийся в подаче воздуха, содержащего 1-8 водяного пара и обогащенного 0,5 - 5,0;( кислорода (Па 51015 35 40 45 тент Великобритании кл, С 7 О С 22 В 7/00, 13/00) й 1577106, опубл, 15.10,80).Недостатком этого способа является снижение окислител ьного потенциала дутья за счет образования СО в фокусе печи в результате взаимодействия водяного пара с углеродом кокса. Следствием этого является образование железной крицы (шухов), образующих настыли во внутреннем горне печи.Цель изобретения - предотвращение образования настылей, содержащих металлическое железо.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем загрузку материала в шахтную печь, подачу воздуха и водяного пара, водяной пар вводят автономно выше фурменного пояса в зону температуры слоя шихты 773-1023 К. Температуру водяного пара поддерживают в пределах от 373 до 523 К, Расход водяного пара поддерживают 400 - 500 нм на тоннузжелеза в шихте.Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. В шахтную печь, в зону, расположенную выше теплового фокуса, подается перегретый пар, который вступая во взаимодействие с металлическим железом шихты по реакциямГе+ Н 20 (г) РеО+ Нг+ 0 (1) 3 РеО+ Н 20 (г) гезОа+ Н 2+ 0 (2) образует оксиды железа, переходящего в шлак, и водород, Процессы являются экзотермическими, кроме того, в газовой фазе происходит дожигание водорода, все это вносит дополнительное тепло в шахтную плавку, В результате улучшается тепловой баланс шахтной плавки, предотвращается образование настылей, содержащих металлическое железо и увеличивается кампания печи.Так как водяной пар подается в низко- температурную зону шахты,то в области фурм железо находится уже в окисленной форме, что и предотвращает образование металлизированных железистых настылей.Количество вводимого водяного пара пропорционально массовой доле железа металлического в шихте и составляет 400- 500 нм на тонну железа в шихте, Введение пара в количествах ниже 400 нм на 1 тонну железа металлического в шихте не обеспечивает полноты протекания реакций (1) и (2) а подача пара в количествах более 500 нм" на 1 тонну железа в шихте приводит к повышенному взаимодействию пара с углеродом по реакцииС+ Н 20 СО+ Н 2 (3) и увеличивает расход кокса, что является нежелательным.1763501 40 45 50 55 Температура вводимого водяного пара 373-523 К объясняется тем, что 373 К - это температура кипения воды, а 523 К - это максимальная температура водяного пара при работе парогенератора.Выбор температурой зоны шахтной печи (773-1023 К) для подачи водяного пара определяется термодинамическими константами реакций (1), (2) и (3), рассчитанными по методу Темкина - Шварцмана, а также тем, что температурная зона ниже 773 К находится выше верхней границы сыпи, что приведет к подаче пара в газовую фазу, а это является нерациональным. Зависимость константы реакции от температуры представлена на фиг.1.Загрузка шихты в шахтную печь производится послойно: кокс, флюсы, лом и отходы, шлак, При этом водяной пар должен подаваться периодически - с момента загрузки лома и отходов до начала подачи новой партии шихты. В противном случае в температурной зоне шахтной плавки выше 1023 К будет протекать преимущественно реакция (3), а не(1) и (2),В исследованной научно-технической и патентной литературе технических решений со сходными признаками не обнаружено. В связи с этим заявляемое техническое решение обладает новизной и существенными отличительными признаками.Существенными отличительными признаками являются;- автономная подача пара выше уровня фурменного пояса в зону температуры слоя шихты 773 - 1023 К,- температурные параметры вводимого пара;- расходные параметры водяного пара. По сравнению с прототипом заявляемое техническое решение имеет следующие преимущества,1. Повышается окислительный потенциал дутья без обогащения воздуха кислородом, в результате чего железо шихты окисляется в необходимых пределах, предотвращая образование металлических настылей в горне печи,2, Исключается необходимость строительства кислородной станции, вследствие чего снижаются капитальные вложения. (Удельные капитальные вложения на 1000 нм /час технического кислорода составляют 657 тыс, руб.). Кроме этого, эксплуатационные расходы составляют значительную сумму. 10 15 20 25 30 35 П р и м е р 1, В лабораторных условиях были проведены исследования по изучению влияния количества подаваемого пара на окисление железа шихты.Была приготовлена шихта следующего состава, : Ее -18,18; Сц -45,45; А - 10,00; Еп - 13,64; 31 - 0,91; С - 9,09; Зп+ РЬ - 2,73. Шихту при температуре 973 К продували водяным паром из расчета 0,35; 0,40; 0,45;0,50; 0,55 л Н 20 (г) на 1 г железа металлического в шихте (что соответствует 350, 400, 450, 500, 550 нм Н 20 (г) на 1 тонну железа металлического в шихте),Полученные результаты представлены в таблице. Расход газа ниже 400 нм /т железа металлического в шихте недостаточен, т,к. не дает необходимой полноты окисления. железа, а расход свыше 500 нмз/т нерационален, т,к. ведет к перерасходу пара и кокса (реакция 3).Таким образом оптимальным расходом пара является 400-500 нм на тонну металзлического железа шихтыТаким образом предлагаемое техническое решение обладает следующими преимуществами по сравнению с выбранным прототипом:1. Предотвращает образование настылей, содержащих металлическое железо.2, Достигается полнота окисления и ошлакования железа, входящего в перерабатываемый лом.3, Увеличивается непрерывная компания печи, что ведет в свою очередь к снижению затрат на ремонт печи.4. Стабилизируется процесс восстановительной шахтной плавки,Формула изобретения 1. Способ шахтной плавки вторичного медьсодержащего сырья с высоким содержанием железа, включающий загрузку шихты, подачу воздуха и водяного пара через фурму, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения эксплуатационных затрат за счет предотвращения образования настылей, воздух и водяной пар подают раздельно, причем пар подают выше уровня фурм в зону температур слоя шихты 773-1023 К.2. Способ поп 1, от л и ч а ю щи й с я тем, что температуру водяного пара поддерживают в пределах 373 - 523 К.3. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что расход водяного пара составляет 400 - 500 нм на 1 т железа в шихте,з1763501 Зависимость степени окисления Ре мет в шихте и массовой доли СО в газовой фазе от расхода водяного параСоставитель Л. КольцоТехред М.Мор гентал Н. Козлова Ре Корректор С. Лисина КНТ СССР водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро гарина, 10 Заказ 3430 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, Ж