Способ фьюмингования металлсодержащих шлаков

СОК)3 СОВЕ ГСКИ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 1809838 9 ГЯ)5 С 22 В 7/О РЕТЕНИЯ АТЕН(56) Авторское с М 889726, кл, С 14ский я, р вин цово видетельство СС 22 В 7/04, 1981,Из ния аботки мемер. цинкб плавки в орогостояабо Ганную ОСуДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) САНИЕ ИЗО И,С,Багаев, Я,З,Бейлин,,Чернышов и С,М,Елагингорский свинцово-цинкообретение относится к способам получе металлов восстановлением твердыми углеродсодержащими восстановителями и может быть использовано в производстве цинка, свинца и олова цветной металлургии при фьюминговании металлсодержащих шлаковых расплавов, например, шлаков шахтной свинцовой плавки в шлаковозгоночных печах с последующих охлаждением отходящих газов в котле-утилизаторе, подогревателе технологического воздуха и улавливанием воэгонов из охлажденных газов,Цель изобретения - повышение удельной скорости отгон ки и извлечения металла, снижение затрат на переработку,Поставленная цель достигается тем, что в известном способе переработки фьюмингованием металлсодержащих шлаков, например, шлаков шахтной свинцовой плавки, включающем продувку их углеродистой пылевоздушной смесью, содержащей уголь и второй компонент, продувку шлака проводят в одну стадию пь 1 левоздушной смесью(54) СПОСОБ ФЬЮМИНГОВАНИЯ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ(57) Использование: цветная металлурги извлечение металлов из отходов металлу гического производства. Сущность: шлаки продувают пылевоздушной смесью, при этом используют в качестве восстачовителя отработанную теплоизоляционную шихту печей графитации при следующем соотношении углеродистых компонентов, мас.о/р: уголь 50 - 77, отработанная шихта 23-50, 3 табл,угля и теплоизоляционной шихты графитации при следующем соотношении компонентов углеродистой смеси, мас. о:каменный уголь 50-77теплоизоляционная. шихта 23-50,Предлагаемая к использованию дляфьюминтования шлаков в качестве компонента углеродистой смеси теплоизоляционная шихта образуется после отработки в Опечах графитации электродного производства смеси углеродистого материала и дре- (фЭвесных опил, а также иногда речного песка. ф)В качестве исходных материалов для приготовления теппоизоляционнои шихты печеиграфитации используют коксовую либо ант.рацитовую мвлсчи. пековый коксик и дру. ) чаигие,В заявляемом способе перерталлсодержащих шлаков, наприсодержащих шлаков свинцово 1отличие от известного вместо дщего нефтекокса использует отртеплоизоляционную шихту графитации, являющуюся отходами электродного производства, которую смешивают с углем взаданном соотношении, полученную смесь .измельчают и в виде пылевоздушной смесиподают на продувку шлака в одну стадию,Это в сравнении с прототипом снижает затраты на переработку как за счет использования более дешевого топливавосстановителя, так и за счет упрощения 10технологии пылеприготовления углеродистой смеси и продувки ею шлака,Более высокие скорость отгонки и извлечения металла (цинка) в возгоны в заявляемом способе в сравнении с прототипом "5достигается за счет свойств отработанной .теплоизоляционной шихты графитации и еесодержания в углеродистой смеси с каменным углем.Теплоизоляционная шихта графитации, 20каменный уголь (антрацитовая мелочь) инефтекокс имеют практически равную реакционную способность в пределах 0,6-0,8мл/с (по С 02), что в Одинаковых условияхОпределяют их равную способность к газификации углерода, которая, согласно распространенной теории являетсялимитирующей стадией в процессе восстановления металлов, например, при фьюминговании шлаков: 30С+ С 02.= 2 СОПоложительное же влияние теплоизоляционной шихты на фьюмингование шлаков согласуется с другой трактовкой этогопроцесса, по которой в ванне шлаковозгоночной печи протекает два самостоятельных процесса:- сгорание угольной пыли в областифурм до С 02, что обеспечивает необходимую температуру шлака, 40- прямое восстановление шлака углеродом теплоизоляционной шихты:ЕпО + С = Епг+ СОПредпочтительное сгорание до СО 2 угольного компонента углеродистой смеси связано с более низкой температурой еговоспламенения (450-470 С против 600 -650 С у теплоизоляционной шихты).Кроме того; повышение скорости отгонки и извлечение металла в заявляемом способе фьюмингования шлака в сравнении с. известным обусловлено тем, что теплоизоляционная шихта графитации содержит кар-биды золообразующих минеральныхпримесей (кремния, алюминия, кальция, железа), которые обеспечивают прямое довосстановление металла из еготрудновосстановимых соединений главнымобразом, из ферритов,МеО ГегОз+ ЯС -+Ме+ 2 г.еО Я 02+ СО МеО Ее 203СаС -+-+Мег+2 СаО 502+ СОТаким образом, количество теплоизоляционной шихты в углеродистой смеси должно быть не менее той ее части, углерод которой(свободный и связанный в карбиды) расходуется на прямое восстановление металлов (около 20 о ).Оптимальное содержание теплоизоляцион ной шихты в углеродистой смеси в пределах 23-50 озависит от зольности заявляемого компонента (или теплотворной способности его). Нижний предел содержаний распространяется на теплоизоляционную шихту повышенной зольности, выполняющей в процессе фьюмингования шлаков функцию восстановителя металлов, Верхний же предел относится к шихтам пониженной зольности (близкой к зольности угля), выполняющим также частично и функцию топлива,Способ осуществляется следующим образом,Углеродистую смесь для переработки металлсодержащих шлаков фьюмингованием готовят путем объемного дозирования и смешения угля и теплоизоляционной шихты графитации. Соотношение угля и теплоизоляционной шихты в зависимости от ее зольности выдерживают в пределах (1 - 2);1, что соответствует содержанию теплоизоляционной шихты в углеродистой смеси в пределах 23 - 50 о , Большей зольности теплоизоля ционной шихты соответствует меньшее содержание ее в смеси,Подготовленную таким образом смесь углеродистых компонентов измельчают и в виде пылевоздушной смеси, в т.ч, обогащенной техническим кислородом, подают в фурмы шлаковозгоночной печи, Продувку шлака пылевоздушной смесью проводят в одну стадию при температуре шлака 1200- 1300 С, Режим по продолжительности одного цикла продувки устанавливают либо на заданную производительность шлаковозгоночной печи по переработке шлака, либо на заданное извлечение металла в возгоны, Отходящие газы шлаковозгоночной печи, имеющиее температуру 1000 - 1100 С, используют для утилизации тепла в котлеутилизаторе и подогревателе технологического воздуха, которые затем после дополнительного охлаждения подсосом наружного воздуха направляют на улавливание возгонов в рукавных фильтрах.П р и м е р 1. Определение оптимального компонентного состава углеродистой смеси угля и теплоизоляционной шихты графитации,На промышленной фьюминг-печи с садкой на 48 т проводили испытания по переработке шлаков шахтной свинцовой плавкиследующего состава, %; цинк 15,5 - 15,7,медь 0,55-0,75, оксид кальция 10,2-22,3, 5свинец 1,5 - 1,8, железо 22,3-23,8, диоксидкремния 22,4 - 26,0Для приготовления углеродистой пылевоэдушной смеси на продувку шлака использовали антрацитовую мелочь "АСШ" и 10малозольную теплоизоляционную шихтуграфитации со следующими характеристиками;Антрацитовая мелочьНасыпной вес 0,8 т/мэ, 0 - 7000 15ккал/кг, С - 71 , зольность 14,20 , летучие4,50 .Теплоизоляционная шихта графитацииНасыпной вес 0,65 .т/м, 0 - 6800ккал/кг, С - 75,50 , зольность 17,1%, летучие 1,20 ,Углеродистую смесь. готовили путемобьемного дозирования и смешения антрацитовой мелочи и теплоиэоляционной шихты графитации в соотношении 1:О, 3;1, 3:2, 252:3 и 0:1, что соответствовало содержаниютеплоизоляционной шихты в углеродистойсмеси равному. %: О, 23, 35, 50 и 100,Расход подогретого (до 20 С - 250 С) технологического воздуха обогащенного техническим кислородом до 300 по обьему,для подачи углеродистой пыли на продувкушлака выдерживали в среднем на уровне 23тыс, нм /час,Результаты промышленных испытаний, 35приведенные в табл, 2, свидетельствуют;- при фьюминговании шлаков с постоянной продолжительностью (170 мин) одно-.,го цикла продувки шлака углеродистымипылевоздушными смесями удельная скорость отгонки и величина извлечения цинка ввозгоны выше, чем при фьюминговании наугле, либо на теплоизоляционной шихтеграфита ции,- оптимальное содержание теплоизоляционной шихты графитации в углеродистойсмеси для фьюмингования шлаков, составляет 23-50, а угля 50-770 .- при фьюминговании шлаков на углеродистой смеси оптимального состава в 50сравнении с фьюмингованием на угле повышается средняя удельная скорость отгонкицинка на 25 - 51 г/мин, а извлечение цинкана 2,1 - 5,00 ;при замене угля теплоизоляционной 55шихтой более чем на 500 снижение средней удельной скорости отгонки и извлечения цинка в возгоны связано со снижениемтемпературы и увеличением вязкости шлакаиз-за большого количества вводимой золы,о чем свидетельствует увеличение выхода продутого шлака (с 90-94% до 104%) и величина извлечения в него кремневки.Поэтому при фьюминговании шлаков использование теплоизоляционной шихты для замены части угля, которая в известном способе выполняет функцию топлива для поддержания необходимой температуры шлака (1200 - 1300 С) не эффективно.П р и м е р 2. Определение сравнительных показателей известного и заявляемого способов переработки металлсодержащих шлаков фьюмингованием,На промышленной фьюминг-печи с садкой 48 т проводили испытания по переработке шлаков шахтной свинцовой плавки, содержащих 16,1 - 16,3% цинка, Содержание других элементов в составе шлаков было в тех же пределах, что в примере 1.При испытаниях по предлагаемому способу переработки шлаков углеродистую смесь для пылеприготовления готовили смешением антрацитовой мелочи и тепло- изоляционной шихты графитации повышенной зольности (25,2 ) при соотношении обьемов названных компонентов равном 3:1, что соответствовало соде ржанию шихты графитации в углеродистой смеси равному 25 ,Результаты сравнительных промышленных испытаний, приведенные в табл, 3, свидетельствуют, что предлагаемый способ переработки шлаков фьюмингованием в сравнении с известным обеспечивает;- при равной продолжительности одного цикла продувки шлака (185 мин) повышение извлечения цинка в возгоны на 1,9% (с 85,3 до 87,2), а также удельной скорости отгонки его на 20 г/мин (с 735 г/мин до 755 г/мин), т,е. на 2,80 ;- при равном извлечении цинка в возгоны (85,35-85,4 ) снижение производительности одного цикла продувки (с 185 мин до 175 мин) и повышение тем самым удельной скорости отгонки цинка на 48 г/мин (на 6,5%).Более высокие показатели предлагаемого способа переработки с сравнении с известным достигаются за счет более интенСивной подачи углеродистого топлива с пылевоэдушной смесью на продувку шлака (59,2 - 64,4 ко/мин против 56,6 кг/мин), что было возможным благодаря более низкой температуре отходящих газов (1061-1073 С против 1250 С), Высокая же температура отходящих газов фьюминг-печи часто превышающая предельно-допустимую (800 С) для воздухоподогревателя в гаэоходном такте при фьюминговании шлаков известным способом связана с высоким соцержаТаблица 2 я шлаков шахтной свинцовой плавки на углеродистой затели ьюминго переменного состава при рав:клв продувки си угля и теплризоляционной шнхты графитац ной пордолжительности одного Состав и расход углеродистой сме и состав прод исходног казатели отгонки эвлечие 510 з ол. ака ка лака ительн Еп Извл. Вазген 5102 ельный асх Содерж. тепл. шнхты е смеси. т,про шлаку/мнн 25,2 24.4 24,0 35 31 2,7 725 во.о 82.1 84,2 85,0 76,0 02 Ов 15,5 15.6 15,5 15.6 15,7 1,В 1.9 1,5 1,6 3,2 61 23 62.0 60,7 61.0 65.4 170 170 170 170 28.9 29,5 2 В.З 317 763 776 705 1.6 1.9 22.4 25,0 з нием а нефтекоксе летучего углерода. сгорающего в основном в газовом пространстве,Предлагаемый способ переработки металлсодержащих шлаков фьюмингованием по сравнению с прототипом обеспечивает снижение затрат, главным образом, материальных на углеродистый восстановитель.Формула изобретения Способ фьюмингования металлсодержащих шлаков, преимущественно, шлаков свинцовой плавки, включающий продувку их пылевоздушной смесью, содержащей уголь и другой углеродсодержащий восстановитель, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения удельной скорости отгонки и извлечения металлов и снижения за трат, продувку проводят в одну стадию,причем в качестве углеродсодержащего вос-.становителя используют отработанную теплоизоляционную шихту печей графитации при следующем соотношении углеродистых 10 компонентов в смеси. мас.:уголь 50-77 отработанная шихта 23-50.10 1809838 Таблица Э Показатели фьюмингованил цтлака цтахтной свинцовой плавки по известному и пред. лагаемому способамСпособ ыход и соста емпература г тгонка цинка понентный состав угле гад асход углерод. смесизов о .шла роб. см ль Й ол.од пр В вк Вых На вых деизп оздууд. ск.отгон. л ки цтла эг хоподог. лл аку рев г ми продув. мин,3 .2 2.8 24 1061 1073 Предл 3,8 3,0 аем Составитель Л.Кольцоваедактор В,Трубченко Техред М,Моргентал ектоР Н,Ревскэя Заказ 1296 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 0036 66 1 32 75 По вре.мени,кгlмим 56,6 59.2 614 185 185 175 2,7 2.2 2.55 35 755 ВЭ