Способ переработки оловосодержащих материалов

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к пироме;таллургической технологии извлечения олова иэ сырья.Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому эффекту является способ переработки оловосодержащих материалов включающий плавку твердой оловосодержацей шихты на остаточной от предыцущего цикла ванне расплава в течение первых 40-90%, времени цикла, совмещенную с продувкой расплава 1 .При использовании гаэообразнбго топлива известный способ не обеспечивает устойчивости технологического процесса, при высоком содержании серы в шихте на стенках печи образуются настыпи, происходит разрушение нодоохлакдаемых элементов конструкции.Цель изобретения - увеличение производительности печи и снижение эксплуатационных затрат,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу переработки оловосодержащих материалов, включающему плавку твердой оловосодержащей шихты на остаточной от. предыдущего цикла ванне расплава. в течение первых 40-90% времени цикла, совмещенную с продувкой, твердую оловосодержацую шихту подают в печь при соотношении массы загружаемой твердой оловосодержащейшихты и массы остаточного расплава 1:(65-150) в минуту, продувку расплава продукта ми сгорания топливно-воздушной смеси ведут с интенсивностью 2000- 3500 нмз /м пода в час до остаточного содержания серы в конечном расплаве 1-"3 мас.%, при этом концент рацию свободного кислорода в продуктах сгорания поддерживают равной 1 - 8 об. %. Для осуществления устойчивого совмещенного процесса плавки твердой шихты и продувки; расплава горячими топочными газами при содержании серы в перерабатываемой оловосодержащей шихте 15-20% необходимо поддерживать соотношение между количеством загружаемой в печь твердой шихты в минуту и массой остаточного расплава в печи 1,65, а при содержании серы в шихте свыше 20% необходимо производить за-грузку твердой шихты при более низких значениях укаэанного соотношения20 25 30 35 50 5 О 5 до 1;150. При соотношении вьппе 1,65нарушается устойчивость технологического процесса и происходит настылеобразование. При соотношении ниже1:150 резко снижается удельная производительность установки. Соответственно интенсивность дутья в первомслучае необходимо выдерживать в пределах 2600 - 3500 нм /ч на м подапечи, во втором случае - 20002500 нм /м пода в час. При интенсивности дутья меньше чем 2000 нм /мпода печи в час заметно снижается удельная производительность установки. При интенсивности дутья больше 3500 нм/м пода в час резко снижается кампания печи с выходом из строя элементов конструкции печи, Содержание свободного кислорода в дутье, поступающем в расплав в видепродуктов сгорания, предварительносжигаемого вне плавильной камеры топлива, т.е. в топочных газах, должнобыть .в период загрузки и плавки твердой шихты в первом случае до 5 об.%,во втором до 8 об. %. При этом количество свободного кислорода, поступающего в расплав с топочными газами, поддерживается таким, чтобы остаточное содержание серы в расплаве к концу периода загрузки - плавки, твердой шихты не превышало 5,5 вес.%,а остальные сульфиды полностью былиокислены до РеО и БО 2.При содержании в топочных газахсвободного кислорода свьппе 8 об. %происходит переокисление расплава,что сопровождается вспениванием шлаковой ванны с выбросом расплава из печи.При снижении концентрации свободного кислорода в топочных газах ниже 1 об, % происходит интенсивное наканливание штейна в печи, что сопровождается разрушением водоохлаждаемыхэлементов конструкции печи и снижением прямого извлечения олова в возгоны,В период доводки при той же интенсивности дутья концентрация свободного кислорода в топочных газах снижается до 1-2 об. % к концу периода при остаточном содержании серы в конечном расплаве 1-3 вес. %, при котором исключается переокисление ГеО расплава до Ре 203,Регулирование и контроль количества свободного кислорода, поступающе109769 го в расплав, осуществляется с помощью расходомеров газа, воздуха (соответственно топочных газов) и газоанализаторов проб газа из сопла топок В соответствии с данными конт 5 роля содержания серы в расплаве.Кроме того, было установлено, что количество переработанной твердой шихты эа весь цикл плавки-продувки должно находиться в пределах 100- 0 200% от веса остаточного расплава в печи.Было также установлено, что для поддержания жидкотекучего состояния расплава в печи в период загрузки 15 в нее твердой шихты необходимо поддерживать снижение температуры шлако. вой ванны не более чем на 20-100 С за счет регулирования скорости загрузки шихты, количества подаваемого 20 тепла с топочными газами и экзотврмических реакций окисления сульфидов загружаемой шихты.При понижении температуры расплава в печи более чем на 100 С начина ется кристаллизация расплава, его загустевание, скорость плавления твердой шихты резко падает с образо" ванием настылей.При понижении температуры расплава менее чем на 20 С заметно понижается удельный проплав твердой ших"ты.Указанные приемы и технологичес" кие параметры в совокупности обеспечивают устойчивый технологический ре жим фьюмингования всех видов олово- содержащего сырья (шлаков, концентратов и др.) без образования отдельной штейновой фазы, без настылеобра-зования при высокой удельной производительности извлечения в богатые возгоны свыше 90 олова и других летучих металлов. П р и м е р 1. фьюмингование гра- ф 5 витационного оловянного концентрата. Переработку концентрата производят в кессонированной фьюминговой печи площадью пода 12 м, работающей на газообразном топливе - природном га зе с тенлотворной способностью8200 ккал/нм . Природный газ предварительно сжигают в выносных топках на воздушном дутье с исходной температурой дутья 60 С.На печи устанав ливают восемь топок, расположенных по четыре с каждой ее продольной стороны. Продукты сгорания природного 8 4газа с температурой 1350-1450 С вдувают в расплав через сопла диаметром 120 мм. Сжигание природного газа в выносных топках и вдувание горячих топочных газов во фьюминговую печь производят непрерывно в течение всего цикла плавки-продувки.Расход дутья и соответственно топочных газов регулируют по отдельным плавкам в зависимости от количества серы, поступающей с исходным концентратом, и контролируют с помощью расходомеров газа и воздуха. Содержание свободного кислорода в топочных газах регулируют как в зависимости от содержания серы в исходном концентрате, в зависимости от содержания серы в расплаве печи, так и в зависимости от интенсивности дутья (т.е. расхода топочных газов), Регулирование производят таким образом, чтобы количество свободного кислорода в топочных газах было достаточным и не больше для полного окисления сульфида железа в печном расплаве до РеО и ЯО при остаточном содержании 1-ЗХгсеры в конечном шлаковом раснлаве, Контроль содержания кислорода в топочных газах производят с помощью хроматографа.Состав исходного концентрата следующий,: олово 3,3, железо 24, сера 25, кремнезем 35, глинозем 6, окись кальция 0,5, цинк 0,6, свинец 0,15, мышьяк 0,45, Содержание влаги в концентрате составляет 4,0%. К концентрату добавляют в качестве шлакообраэующего флюса измельченный известняк с содержанием 503 окиси кальция. Загрузку во фьюминговую печь твер дой шихты, состоящей иэ концентрата с добавкой 15% известняка от веса концентрата, осуществляют после очередного выпуска отвального шлака иэ печи на остаточную ванну шлакового расплава весом 20 т непрерывно под .дутьем .с помощью шнекового питателя в течение 120 мин. Всего за плавку загружают 30 т концентрата, т.е. отношение количества загружаемого концентрата в минуту по отношению к весу остаточного расплава в печи поддерживают 1:80. Количество всего переработанного концентрата эа плавку по отношению к весу остаточного расплава составляет 150. После окон" чания загрузки твердой шихты в тече 1097698ние 60 мин проводят доводку шлака, в цроцессе которой дорасплавляют шихту и дорабатывают шлак в печи до содержания олова в нем 0,10-0,15 вес.7. Общая продолжительность цикла состав ляет 180 мин.В период загрузки и плавки твердой шихты расплав в печи продувают топочными газами (с температурой 1400 С) от предварительного сжигания природного газа вне расплава в выносных топках с интенсивностью 30000 нм/ч или 2500 нм/ч на м пода печи при содержании в топочных газах 6 об.Х свободного кислорода.15 Содержание серы в расплаве в период загрузки поддерживают 5,5 вес. 3. В период доводки шлака в печь додают примерно такое же количество топочных газов, но с пониженным содержанием свободного кислорода - 1-27. путем увеличения расхода природного газа пропорционально снижению содержания серы в расплаве с 5,5 до 2 вес.Х к концу доводки. При этом понижение температуры расплава в печи за период загрузки твердой шихты поддерживают не более 60 С, благодаря чему расплав в печи в течение всего цикла находит ся в жидкотекучем состоянии. Вспенива 40 ния расплава ими образования отдельной штейновой фазы также не наблюдается.После достижения содержания олова в печном шлаковом расплаве 0,1-0,15 ХЗ 5 (по данным экспресс-анализа) из печи выпускают отвальный,шлак, но не пол- ностью, а оставляют остаточную ванну шлака весом 20 т, и затем цикл, состоящий из загрузки, плавки твердой шихты и доводки шлакового расплава, повторяют, В результате каждого цикла получают продукцию в виде пылевид.ных возгонов с содержанием 602 олова, которые улавливают из отходящих фьюминговых газов в электрофильтрахИзвлечение. олова из концентратов, содержащих З,ЗХ олова, в возгоны (с содержанием 602 олова) получено 94,0 Х при удельной производительностйо печи по переработанному концентрату 20 т/сутки м пода печи и расходе природного газа 250 кг условного топлива на 1 т концентратов.П р и м е р 2. Способ осуществляют в той же фьюминговой печи, тем же методом, как и в примере 1. Но, в от.личие от первого, состав исходного концентрата следующий, 7.: олово 3,3, железо 22, сера 15, кремнезем 45, глинозем 9, окись кальция 0,5, т.е. он содержит меньше сульфидов и больше кремнезема и глинозема. Соответственно в этом примере загрузку в печь 30 т концентрата с добавкой 203 известняка от веса концентрата произво. дят на остаточную ванну шлакового расплава весом 20 т за меньшее время - в течение 100 мин, т.е. отношение количества загружаемого концентрата в минуту по отношению к весу остаточного расплава поддерживают 1:65, а количество переработанного концентрата за плавку по отношению к весу остаточного расплава 1507. Вследствие меньшего содержания сульфидов в концентрате концентрацию сво бодного кислорода в дутье (топочных газах) в период загрузки концентрата поддерживают ниже, а именно 4 об. 7 Расход же теплоносителя - топочных газов - выше 300 нм /ч на м пода печи, чем компенсируется уменьшение прихода тепла от экзотермических реакций, окисления сульфидов при мень шем их содержании в перерабатываемом сырье. Температура топочных газов при меньшем содержании в них свободного кислорода также выше на 30С за счет меньшего их разубоживания холодным воздухом дутья. указанные приемы обеспечивают поддержание перепада температуры шлаковой ванны печи в период загрузки твердой шихты не более 100 С. Продолжительность перио да доводки то же 60 мин, при тех же расходах топочных газов и содержании свободного кислорода 1-2 об, Х как в примере 1, Общая продолжительность цикла 160 мин. Технологический процесс протекает так же устойчиво, с тем же высоким извлечением олова в возгоны, как и в примере 1, но при более высокой удельной производительности, составляющей 22 т концентрата на м пода печи в сутки, и при большем удельном расходе топлива - природного газа - 270 кг условного топлива на 1 т концентрата.П р и м е р 3. Технологическийпроцесс осуществляют в той же печии тем же методом, как и в примерах 1и 2. Состав исходного концентратаследующий, 7.: олово 3,3, железо 32,сера 30, кремнезем 27, глинозем 5,окись кальция 0,5, т.е. имеет болееСоставитель А.КальницкийРедактор П.Макаревич Техред С. Дегеза Корректор А,Зимокосов Заказ 4160/25 Тираж 603 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 7 1097 высокое содержание сульфидов, Соответственно в этом примере загрузку в печь 30 т концентрата с добавкой 103 известняка от веса концентрата производят на остаточную ванну шлако вого расплава весом 30 т за большее время - в течение 150 мин, т.е. отно. шение кдличества загружаемого концентрата в минуту по отношению к весу остаточного расплава поддерживают 10 1: 150. Количество переработанного концентрата за всю плавку по отношению к весу остаточного расплава составляет 100 , Продолжительность периода доводки шлака 30 мин, а все го цикла 180 мин, как и в примере Концентрацию свободного кислорода в дутье (топочных газах) поддерживали более высокую - 8 об. Е, количество теплоносителя - горячих топоч. 20 ных газов в период загрузки концентрата в печь - 24000,нм /ч кли 2000 нм /ч на м пода. Технологический процесс протекает устойчиво, понижение температуры расплава в печи 25 в период загрузки не превышает 20 С с такими же показателями по извлечению олова и производительности, как в примере 1, но при меньшем удельном расходе природного газа - 210 кг условного топлива на 1 т концентрата.П р и м е р 4. Технологический процесс осуществляют в той же печи, тем же методом и перерабатывают концентрат такого же состава с содержа"35 нием З,ЗХ олова и 153 серы, как и в примере 2, однако производят за.грузку большего количества, 36 т,698 8концентрата на меньший объем и вес, 18 т, остаточного расплава в печи за более продолжительное время - 140 мин. Общая продолжительность цикла 180 мин, т.е. отношение количества загружаемого концентрата в минуту к весу остаточного расплава выдерживают 1:70, а количество переработанного концентрата за плавку 200 Х от веса остаточного расплава, Соответственно интенсивность дутья увеличена - расход топочных газов поддерживают 3500 нм /чем пода при той же концентрации свободного кислорода 4 об.Ж. В результате в этом опыте достигнута большая удельная производительность 24 т/сут м пода при тех же показателях по удельному расходу топлива и извлечению олова, как и в примере 2.Предлагаемый способ может быть использован для переработки олово- цинк-свинец-висмут-кадмийсодержащего сырья, а также для извлечения всех полезных летучих элементов из полупродуктов медного, никелевого и др. производств наиболее экономичным путем.1 Согласно проведенного расчета экономический эффект от внедрения способа на одчом заводе при переработке сульфидных оловянных концент- ратов с использованием природного газа составит 1386,7 тыс. руб. в год за счет увеличения производительности и снижения эксплуатационных затрат,