Электропечь для обеднения шлаков

(51)5 С 22 В 7/04 13/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ исследо укторси цвет 980. ЕЯНЕНИЯ ШЛАКОВ ся к цветной обработке ва вторичнония - снижеаком и ин(54) ЭЛЕКТРОПЕЧЬ(51) Изобретениеметаллургии, а ипромпродуктов прго свинца. Цельчие потерь метал ЛЛЯ ОБ относи енно к изводс зобрет а со шл дув- тел ается восвинца и г1 Фр .;-ГЪ союз соеетсних.: . ,)- .-= РЕСПУБЛИКЦ( ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБР 1.ТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ П 1 НТ СССР А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Государственный научновательский и проектно-консткий институт гидрометаллургных металлов "Гидроцветмет"(56) Заявка Японии 62-11054кл. С 2 В 7/04, 5/02, 1987Заявка Франции 2444721,кл. С 22 В 9/1 О, 13/02, 15/ Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к переработке промпродуктов про изводства вторичного свинца.В случае шахтной плавки вторичного свинца с применением неразубоженной шихты.образуются шлак с содержа" ниеи в нем свинца до 10 и штейн с соотношснием медь-свинец в пределах 1:(1-2). Такие продукты не могут считаться отвальными или же кондиционными для последующего передела и требуют дополнительных операций, направленных на обеднение данных продуктов по свинцу.Обеднение шлаков достигМ становлением окисле нного с тенсификация процесса его обеднения .Электропечь содержит глубокую ваннудля шлака, погружные электроды, Фур-,му подачи газа для барботажа, загрузочные отверстия и летки для выпускашлака, штейна и металла. Новым вэлектропечи является перегородка, разделяющая ванну на два неравных канала, При этом соотношение площадейпроходных сечений каналов находитсяв пределах 1:(4-10), нижняя кромкаперегородки расположена на расстоянии от пода печи 1-2 ширины меньшего канала, высота перегородки состав"ляет 0,4-0,6 высоты ванны, а боковаяфурма подачи газа для барботажа установлена в стене полости меньшего ка"нала и расположена выше нижней кром-ки перегородки на 1-1,5 ширины меньшего канала. 1 ил. осаждением металлического свинца из шлаковой в металлическую фазу. Восств новление осуществляется путем наведения на поверхности расплава слоя твердого восстановителя либо прокой шлакового расплава восстанови ьным газом,. осаждение - отстаиванием расплава либо его промывкой тяжелой извлекающей фазой.Лля проведения операций обеднения алака применяются специально разработанные плавильные агрегаты, позволяющие проводить операции либо в периодическом либо в непрерывном режимах и исключающие протекание обратного процесса насыщения шлака цветными металлами.Известна электрическ. л .с чь для извлечения цветных металлов из шлака и других побочных продуктов иеталлур гического производства оснащенная5 погруженными электродами и Фуриями для подачи перемешивающего неокислительного газа, Печь представляет со" бой длинный узкий теплоизолированный резервуар со сводом, стенами и поди ной, имеющий с одного конца отверстие для загрузки шлака, а с другого конца - летки для слива обеднснного и извлеченного металла.Процесс обеднения в известном устройстве протекает следующим образои. Поступающий через загрузочное отверстие шлак под действиеи протекающего через расплав между электрода . ми тока разогревается и расплавляется под слоем твердого восстановителя, что обеспечивает восстановление окисленного металла. РЛя интенсификации процесса восстановления и осаждения расплав продувают неокислительным газом через Фуриы. Обработку шла. кового расплава проводят в присутствии жидкого металла, в слой которого заглублены сопла фурм.Недостатком известного устройства является низкая эффективность его применения для обеднения шлаков шахтной плавки вторичного сырья, связанная в первую очередь с тем, что свинец имеет высокую упругость паров при температурах переработки. Поэтому применение свинца в качестве тяжелой извлекающей Фазы ведет его к извлечению под действием барботажа на поверх ость ванны и, как следствие, повышенные потери свинца. Кроме того, конфигурация ванны печи не обеспечивает достаточный эффект барботажа иэ за эатрудненности переиешивания объе ма расплава.Наиболее близкой по технологичес кой сущности и достигаемым розульта таи к предложенной является печь для превращения руд тяжелых цветных металлов, которая представляет глубокую кессонированную шахту, содержащую подину, свод и стены, в своде которой имеется загрузочное отверстие, в кессонированном поясе установлены боковые фурмы. По высоте печи расположены летки для слива шлака, штейна и металла.Переработка руд в известном устройство производится следующим оо-разом. Нсступающий через загрузочноеустройство иатериал попадает в объемрасплава и под действием теплоты отпротекания автогенной реакции расплавляется. Боковые Фуриы выполняютдвойную функцию, связанную не только с подачей в расплав окислителя, нои с проведением барботажа расплавленной ванны. При таком барботаже ваннаразделяется на верхнюю шлаковую зону,среднюю штейновую зону и тяжелуюметаллическую зону. По заключенииоперации барботажа ванна отстаивается и каждая Фаза сливается черезсвою летку, расположенную в нижнейчасти соответствующего слоя,Недостатком технологического решения является длительность процессавследствие неорганизованного барботажа ванны расплава и, как следствие,недостаточноэффективного обеднения шлака в данном агрегате.Целью изобретения является снижение потерь иеталла со шлаком и интенсификация процесса обеднения шлаков.Поставленная цель достигаетсятем, что электропечь для обедненияшлаков, содержащая подину свод истены, образующие глубокую ванну,погружные электроды и фуриы подачигаза для барботажа и летки для сливашлака, штейна и металла, дополмительно содержит перегородку, РаэделяющуРванну печи на два неравных канала.Причем перегородка расположена таким образом, что соотношение площадей проходного сечения каналов находится в пределах 1:(4-10), нижняякроика перегородки расположена на расстоянии от пода печи (175-4) шириныиеньшего канала, а высота перегородки составляет (04-06) высоты ванны. Боковая Фуриа подачи газа установлена на стенке полости меньшегоканала выше нижней кромки перегородки на (1-1,5) ширины меньшего канала.Обеднение шлаков шахтной свинцовой плавки по тяжелым цветным металлам, в частности по свинцу наиболееэффективно в случае использованияглубокой ванны при промывке шлакового расплава тяжелой извлекающей фазой. Применение в качестве извлекающей Фазы расплавленного свинца ведет к существенной возгонке последнего и, следовательно, к осуществлению дополнительных мероприятий погдзоочистке и мен.".му взяла нению свинца в данную Фазу. Нднблпе: лучший эффект достигается при использов 1 нии в качестве извлекающей Фазыштеинового рдсплдвд, упругость паров составляющих которого ниже,чем упругость пара чистого свинцд. Й тои случае, когда организуется напрлвленный поток извлекающей фазы через расплавленный шлак сверху вниз, скорость и степень извлечения свинца из шлака значительно повышается. Такого эффекта можно добиться использованием в предлагаеиом устройстве перегородки, разделяющей ванну на два неравных канала. Боковая Фурма, введенная в полость меньшего канала выше нижнейкромки перегородки, позволяет организовать по принципу гдзлифта транспортирование тяжелой извлекающей фазы снизу вверх по малому каналу и ее стекание сверху вниз по большому каналу, заполненному шлаковым расплдвом. Такой способ промывки шлакового рдсп- р 5 лава позволяет значительно интенсифицировать процесс обеднения шлаков шахтной свинцовой плавки вторичного сырья.Разделение ва нны пе чи на большой и меньший каналы связано с необходимостью Формирования подъемного канала газлифта, роль которого выполняет в данном случае меньший канал. Соотношение меньшего канала и большего менее 1:4 ведет к тому, что сечение35 меньшего канала становится настолько большим, что для обеспечения транспортировки тяжелой извлекающей фазы церез канал газлифтд и предотвращения40 попадания в этот канал шлакового расплава необходимо довольно значительное количество тяжелой извлекающей Фазы, которое существенно превышает количество шлакового расплава и45 делает операцию обеднения шлаков неэффективной. Соотношение меньшего и большего каналов более 1:10 также ведет к снижению эффективности процесса, связанного в данном случае с уменьшением пропускной способности по тяжелой извлекаюцс й Фазе меньшего канала пеци.Расположение нижней кромки перегородки разделения ванны опреле рвется расположением слоев шлакд, штейна и металла по высоте ванныи, При высоте перегородки под п дом печи менее 175 ширины меньшео кднзгд вместо штейнового расплава в к.зчестве веселой извлекающей Фдэы н.зциндет трпнспортироваться оо мен шему каналу иетдллицеский рдсплзв, Лля предотвращения данного эффекта следует значительно уменьшить объем металла и теи самым приостановить процесс обеднения шлаков. В случае же расположения нижней перегородки под подом пеци выше 4 ширины меньшего канала возможен прорыв шлакового рлспллед в полость меньшего канала, что ведет к уменьшению количества транспортируемой тяжелой извлека ющей Фазы, а, следовательно, к чрезмерному повышению объема штейна в ванне печи, что уменьшает проплав шлака в операции.1Высота пе ре городки ва р ь ирует ся в пределах (0,4-0,6) высоты ванны печи с тем, цтобы обеспечить направленный переток извлекающей Фазы вверх по меньшему каналу и вниз через слой расплавленного шлака. Высоту перегородки иенее п,4 от высоты ванны печи ведет к тому, что верхние слои шлакового расплава не промываются извлекающей Фазой и, следовательно, менее интенсивный массообмен замедляет скорость процесса. Высота перегородки более 0,6 от высоты ванны печи существенно повышает уровень верхней кромки перегородки, что ведет к значительному брызгоуносу расплавленных материалов, их окислению и как следствие снижению эффективности переработки шлака. Расположение боковэй Фурмы подачи газа для барботажа определяется ее Функциональным назначением, связанным в первую очередь с транспортировкой расплава по меньшему каналу. Гсли боковая Фурмд расположена над нижней кромкой перегородки менее 1 ширины меньшего канала возможно проскакивание трднспортировочного газа иэ иеньшего в большой каналы. В случае же расположения боковой Фурмы над нижней кромкой перегородки выше 1,5 ширины меньшего канала значительно снижает ся высота подъемного газлиф" та, которым в данном случае является меньший канал печи. Снижение высоты подъеиного канала газлиФта влечет зд собой избыточный расход трднспортировоцного газа для перекачки единицы тяжелой извлекающей Фдэы.Г.поставительный анализ показыва т, цто предлагаемое устройство отл 1 цяется от известного тем, что в кс нструкцию дополнительно введена пергородка разделения ванны на два неравных канала, причем боковая фурма проведена в полость меньшего канала. Разделение ванны на два неравных качала позволяет органиэовать направленный поток тяжелой извлекающей Фазы через шлаковый расп лав сверху вниз,тем самым способствуя ускорению процесса и повышению степени извлечения металла из шлаков.На чертеже представлен общий вид предлагаемой электропечи для обеднения шлаков.Электропечь для обеднения шлаков состоит из глубокой ванны 1, образованной из подины, свода и стен погружных электродов 2, Фурмы подачи газа для барботажа 3, загрузочного отверстия ч, леток для слива шлака 5, штейна 6, металла 7, перегородки разделения ванны 8.Глубокая ванна представляет собой шахту из полины 9 и стен 10, перекрытую сводом 11, в котором расположены погружные электроды 2 и загрузочное отверстие ч. Погружные электроды 2 устанавливаются с возможностью вертикального перемещения.Перегородка разделения ванны 8 размещается таким образом, чтобы образовались большой Г и меньший Д каналы, соотношение площадей которых находилось в пределах (1-10):1. По высоте перегородка находится над подом(1,5-1) ширины меньшего канала ЛВысота перегородки разделения ванны 8 составляет (О,ч,6) глуби ны ванны 1, заполненной расплавом от пода до уровня Е, обеспечивающем нормальный рабочий ход печи, В корпусе печи со стороны меньшего канала расположена фурма подачи газа для барботажа 3. Причем последняя рас-положена выше нижней кромки перегородки разделения ванны 8 на (1-1,5) ширины меньшего канала.Заполнение ванны электропечи металлом А, штейном Б и шлаком В осуществляют таким образом, цтобы первоначальный слой металла А составлял от 0 ло половины высоты от пода до нижней кромки перегородки разделения 5 10 15 20 25 ЭО Э 5 40 45 50 55 ванны 8, Верхний слой штейна Б находится на уровне (0,25-0,5) высоты перегородки 8 от ее нижней кромки. Верхний же слой шлака В находится на уровне Е. В нижней части каждого слоя находятся летки для слива металла 7, штейна 6 и шлака 5.Работает электропечь для обеднения шлаков следующим образом. В разогретую печь, содержащую исходные количества металла и штейна, через загружное отверстие ч заливается расплавленный шлак, подлежащий обработке. По достижении расплавленным шлаком уровня Е в расплав погружаются электроды 2, на которые подается напряжение. По достижении расплавом шлака заданной температуры на форму 3 подается избыточное давление газа, обеспечивающее переток штейнового расплава В по меньшему каналу Д с требуемым расходом. Поднимающаяся тяжелая извлекающая Фаза переливается через верхнюю кромку перегородки 8 и попадает в объем шлакового расплава В, Опускаясь через шлак В, тяжелая извлекающая фаза захватывает находящийся во взвешенном состоянии металлический свинец и доставляет его в зону Б, где тяжелая извлекающая фафаза отстаивается, металл переходит в зону А, заполненную металлом, и ,штейн вновь попадает в полость мень" шего канала Д, поднимается вверх, и процесс продолжается. После требуемого промежутка времени процесса подача газа через фурму 3 прекращается, расплав отстаивается, и продукты сливаются каждый через свою летку, на чиная с более мелкого шлакового расплава, далее штейн и только затеи металл.Для экспериментального опробования предложенного технического решения изготовлена электропець емкостью большого канала по шлаку 500 кг и высотой шахты 1 ПОР мм. Полость меньшего канала оформляется в Футеровке печи. Прицем ширина меньшего канала принята постоянной и равной 100 мм. Соотношение большого и меньшего каналов изменяется за счет изменения длины сечения меньшего каналаПерегородка выполнялась толщиной четверть кирпича иэ того же шамотного кирпича что и стены печи, Предусмотрена воэможность установки боковой фурмы на трех уровнях. В разгоретую печь1705380 1 О 20 25 Количе ство РаспоРасполоСоотношение меньВысота Наличие Ю п/ижениефурмынад нижнейкромкойпере городки ложен иепе ре городк инад подомпечи пере городкиот выпе ре городки шего ибольшогоканалов исходного шлака, кг сотыванныпечи прото 500 тип 540 0,6 1,0 1,0 0,50,4 2,0 1,5 1:10 460 1:7 4/О 0,8 1:7 0,5 03 25 10 0,5 1,5 0,5 52 7 8 1:3,5 5 0 490 0,4 1,0 2,0 1: 12,0 содержащую исходное количество расплавленного штейна, содержащего 482. меди и 254 свинца, заливают расплавленный шлак до уровня ванны печи в 1000 мм,над подом. В расплав опускают электроды и разогревают до 1100 С. По достижении расплавом требуемой температуры начинают продувку расплава инертным газом (в данном случае аргоном) в течение 30 мин.Затем продувку прекращают и после 15-минутной выдержки берут пробу шлака. После чего продувку продолжат еще в течение 30 мин. После этого асплав отстаивают в течение 30 мин проводят раздельный слив шлака, штейна и металла и отбирают пробы на химический анализ.Результаты опытов привелены в таблице. Из таблицы следует, что предлагд мое устройство позволяет интенсифицировать процесс обеднения шлаков и повысить степень извлечения свинца. Степень извлечения свинца при обработке в течение 3)1 мин по сравнению с прототипом выше на 15,5-1/1 или ж ускорение процесса достигается не менее чем в два разаИспользование изобретения позволит получить отвальный по свинцу шлак,содержащий менее 1 свинца при ускорении процесса обеднения шлака неменее чем в два раза. Кроме этого,изобретение позволит проводить обеднение шлаков плавки медьсодержащихматериалов. Формула изобретения Электропечь для обеднения шлаков, содержащая подину, свод и стены, образующие глубокую ванну с загрузочным отверстием, погрузочные электроды и фурмы подачи газа для барботажа и летки для слива шлака штейна и металла, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения потерь металла со шлаком и интенсификации процесса его обеднения, печь снабжена перегородкой, разделяющей ванну на два неравных канала причем соотношение площадей проходного сечения каналов находится в пределах 1;(4-10), нижняя кромка перегородки расположена на расстоянии от пода печи (1-2) ширины меньше го канала, высота перегородки составляет (0,4-0,6) от высоты ванны, а боковая фурма подачи газа для барботажа установлена на стенке полости меньшего канала выше нижней крышки перегородки (1-1,5) ширины меньшего канала.1711380 Продолжение таблицы Обработка 30 мин Обработка 30 мин КоличестСодержание свинУ пlпстепень содержание РЬ содержание ГЪ степеньиэвлецен ияРЬ,ца в исходномшлаке,извлечения РЬ,на, кг в конечв конецном шлаке, Ф ном шлаке,прото 200 тип 0,51 0,47 0,56 1,42 220 80 24 С 19 С 1,71 1,26 1,33 320 300 120 7,8 78 7,8 7,8 7,8 7,8 7,8 7,8 во исходного штей 8 С,3 93,5 94,0 92,8 91,8 78,1 83,8 82,9 0,61 0,44 0,41 0,43 0,54 0,59 0,52 0 54 92,2 94,4 94,7 94,5 93,1 92,4 93,3 93,1