BG2985U1 - Модулна инсталация за химическо извличане на метали чрез преработване на промишелени отпадъци - Google Patents

Abstract

Полезният модел се отнася до модулна инсталация за химическо и металургично преработване на промишлени отпадъци, като прахове от стоманодобива, прахове от филтриращи съоръжения, шламове, кекове, утайки, дроси, синтери, шлаки и други, чрез пирометалургичени и хидрометалургични процеси до получаване на междинни и крайни продукти, като цинк, цинков прах, цинкови сплави, цинков сулфат сол, меден сулфат кристали, меден кек за производство на мед и медни продукти, оловен кек, кадмий, телур, злато, сребро и др. Съгласно полезния модел модулната инсталация за химическо извличане на метали чрез преработване на промишлени отпадъци, се състои от приемен склад за вторични промишлени отпадъци, активатори и твърд редуктор, отделение за шихтоподготовка, ротационна тръбна велц пещ за редукционно пържене на шихтата и отделение за тежка суспензия за отделяне на клинкера от нереагиралия редуктор (кокс), които са последователно свързани. Предимствата, които осигурява модулната инсталация за преработване на промишлени отпадъци са: увеличаване разнообразието на преработваните вторични материали, както по състав, така и по качество; намаляване на вредното въздействие върху околната среда от депониране на отпадъци от черната и цветната металургия; ефективно използване на вторични промишлени отпадъци за извличане на ценни метали чрез оползотворяване на примесите в междинни и крайни продукти; практически безотпадно преработване на вторични промишлени отпадъци, след всеки технологичен процес се получава полупродукт за последваща преработка в съществуващите схеми на основните производства на цинк, олово, кадмий или краен продукт за употреба в други отрасли на промишлеността; висока степен на използване чрез връщане в цикъл на производство на оборотни разтвори, минимизира количеството отпадни води към пречиствателна станция и подобрява водния и метален баланс на цялостната схема за производство; намаляване разходи за различни реагенти.

Description

Област на техниката

Полезният модел се отнася до модулна инсталация за химическо и металургично преработване на промишлени отпадъци, като прахове от стоманодобива, прахове от филтриращи съоръжения, шламове, кекове, утайки, дроси, синтери, шлаки и други, чрез пирометалургични и хидрометалургични процеси до получаване на междинни и крайни продукти, като цинк, цинков прах, цинкови сплави, цинков сулфат сол, меден сулфат кристали, меден кек за производство на мед и медни продукти, оловен кек, кадмий, телур, злато, сребро и др.

Предшестващо състояние на техниката

В документ GB 2 004 854 А е описан метод за отделяне на цинк и олово от отпадни материали, съдържащи железен оксид. Процесът протича в наклонена ротационна пещ, като се използва въглероден редуциращ агент. Изходната суровина под формата на гранули постъпва в пещта заедно с въглеродния редуциращ агент, където се нагрява до температура по-ниска от температурата на топене на материала, при което протича процеса на редукция, а в долния край на пещта се отделя желязото, а в горния край се отделят отработените газове, които съдържат цинк и олово.

Документ ЕР 0 508 166 А разкрива метод и инсталация, при които се извършва редукция на цинк, олово и кадмий под формата на оксиди. Процесът протича в ротационна пещ, а като редуциращ агент се използва въглероден материал.

В US 5 906 671 А е описан метод за отделяне и възстановяване на метали от индустриални отпадъци, съдържащи цинк, олово, кадмий, арсен, желязо, живак и селен. Металите и техните оксиди се смесват с редуциращ агент и добавки, агломерират се, нагряват се при температура около 800°С и се смесват с поток от инертни газове /редуциращи или слабо окисляващи/, при което металите се отделят от твърдия отпадъчен продукт.

Документ US 2006 123 952 А1 се отнася до метод и инсталация за извличане на цинк от материал, съдържащ железни оксиди, при което се извършва нагряване в редукционната зона до температура под температурата на топене на желязото, но достатъчна за образуване на въглероден редуктор, необходим за редуцирането на цинковия оксид до цинкова пара, която се охлажда до образуването на втечнен или твърд цинк.

В CN 1 358 283 А е разкрит метод за непрекъснато топене на метали в ротационна пещ, при който материалът се нагрява до изпаряване на цинк, олово и др. под формата на газ, след което се охлаждат до получаване на прахообразни цинков оксид, оловен оксид и др.

Документ ЕР 2 216 419 А2 се отнася до метод и устройство за рафиниране на цинк, кадмий и олово от метални отпадъци, богати на желязо. Металните отпадъци се смесват с редуциращи и свързващи агенти. Редукционната среда се създава чрез добавяне на материали с високо съдържание на въглерод. Процесът на обработване на металните отпадъци се извършва в една или няколко въртящи пещи с периодично или непрекъснато подаване на суровина. Когато температурата на редукция е от 900°С до 1350°С се получават оксиди в твърдо агрегатно състояние, а когато температурата е над 1150°С оксидите са в течно състояние.

От документ BG 61917 е известна технологична линия за извличане на цинк от цинксъдържащи материали, включваща приемно технологично звено за цинксъдържащи материали, активатори и твърд редуктор, отделение за шихтоподготовка, ротационна тръбна пещ за редукционно пържене на шихтата, охладителна и филтрираща инсталации, система от транспортни шнекове и тръбна въртяща пещ за окислително пържене на суровите велцокиси, след която металните оксиди се подлагат на хидрометалургична преработка. При преработване на широка гама цинксъдържащи отпадъци се образуват налепи по вътрешността на пещта, което е свързано с необходимост от рязко завишаване на подаването на кокс и други активатори до стопяване на налепа. При тази технологична линия се затруднява използването на широка гама вторични промишлени отпадъци със завишено съдържание на примеси, поради невъзможност от реализиране на междинните и крайни продукти с високи нива на примеси. Недостатъчно

11987 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/17.09.2018 ефективно е използване на велц инсталацията за извличане на ценни метали от вторични промишлени отпадъци. Налични са много допълнителни разходи за реагенти и активатори.

Техническа същност на полезния модел

При производството на основни метали в цветната и черна металургия се генерират значителни количества промишлени (вторични) отпадъци, съдържащи полезни компоненти. Производството на тези индустрии формират най-голямо количество полупродукти и технологични отпадъци, чието депониране е скъпоструващо, влияе отрицателно на околната среда и влиза в противоречие с все построгите законови изисквания за опазване на околната среда. Тези продукти се определят като вторични и могат да се преработват за производство на метали. Тенденцията е все по-широко използване на вторични източници за добив на цинк, олово, кадмий, антимон, селен, телур, индий, сребро, злато и други съпътстващи метали.

Значим източник на вторични отпадъци са праховете от стоманодобива, които в последните години постоянно увеличават обема си. Те съдържат значително количество цинк, почти не съдържат мед, сулфидна и сулфатна сяра, но са с повишено съдържание на примеси (Fe, Pb, Cd, Cl и F). Друг значим източник на вторични отпадъци са металургичните кекове, прахове от филтриращи съоръжения, дроси, синтери, шлаки и др., които съдържат значителни количества Se, Те, Tl, Sb, Ge, As, Pb, Cd, Fe, SiO₂, CaO, MgO, Ag, Au и др. При производството на метален цинк, цинкови сплави, цинкови сулфати, метално олово и неговите сплави се преработват значителни количества вторични отпадъци до крайни продукти. С разширяването на суровинната база от вторични отпадъци се увеличава и разнообразието от примеси, форми на цветния метал, термичните свойства, характеристики, химията за участие в реакции и др. Това налага разработване на нови технологични схеми за преработване на вторични отпадъци.

В металургичната практика Zn, Pb, Cd, Sb, Se, Те, In, Ag, Au и други метали се добиват от основни суровини и от вторични отпадъци, чрез пирометалургични и хидрометалургични линии. Утилизирането на промишлени вторични отпадъци налага използването на различни производствени линии, в една от които тези материали след необходимата подготовка се подлагат на редукция, изпарение и окисление на летливите компоненти в ротационна тръбна пещ, широко известна в практиката като ВЕЛЦ пещ, друга линия е чрез директно хидрометалургично извличане.

Целта на настоящата заявка за полезен модел е да се създаде модулна инсталация за химическа и металургична преработка на промишлени отпадъци, която да осигури гъвкава технологична линия за максимално усвояване на полезните компоненти (метали) при ефективно съчетаване на подготвителни, пирометалургични и хидрометалургични процеси, да осигури преработка на широк спектър вторични промишлени отпадъци с променлив входен състав до получаване на цинк, олово и кадмий с високо качество и междинни или крайни продукти за директна употреба в различни производства и да се избегнат недостатъците на съществуващите рециклиращи линии които имат ограничени възможности по отношение на входящите и изходните продукти.

Целта се решава със създадената модулната инсталация съгласно полезния модел, която се отличава от известните до момента от състоянието на техниката, че осигурява преработване на изключително голям брой разнородни изходни суровини, както и от изненадващия резултат, състоящ се в получаването на значителен брой ценни метали, като крайни продукти, както и на полупродукти, намиращи приложение в различни отрасли на икономиката. Постигането на посочения резултат се дължи на конструкцията на заявената инсталация за химично извличане на метали, при което се постига подбор и съчетаване на отделните технологични линии по начин, осигуряващ постигане на поставената цел.

Модулната инсталация за химическо и металургично преработване на промишлени отпадъци с цел извличане на метали, предмет на настоящата заявка за полезен модел, осигурява безотпадни технологии, тъй като включват преработка на разнородни по състав и качество промишлени отпадъци, включително прахове от стоманодобива, прахове от филтрувални съоръжения, шламове, кекове, утайки, дроси, синтери, шлаки и др. до извличането на ценни метали като цинк, олово, кадмий, мед, антимон, селен, телур, сребро, злато и др.

Основният ефект, който се постига съгласно полезния модел е получаването на голям брой крайни

11988 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/17.09.2018 и междинни продукти, което е доказателство за гъвкав технологичен процес, за осъществяването на който конструираната инсталация е съставена от отделни звена /модули/, съчетани така, че да осигурят ефективно и икономично производство на голям брой продукти. Като крайни продукти се получават: цинк - 99,995% (SHG), Z2 - 99,99% min.; Z3 - 99,95%, цинков прах, цинкови сплави (ЦА, ЦАМ и SGG), цинков сулфат сол - марка А, В и С, меден сулфат кристали (CuSO₄ х 5Н₂О), цинков сулфат сол за промишлеността, меден кек за производство на мед и медни продукти, кадмий - 99,95%, оловен кек към производство на олово и други крайни продукти. От оловния кек се получават крайни продукти като олово метал - 99,99% и 99,97%, бисмутно олово - Bi - 7%, оловно антимонова сплав - PbSb 6.0 AsCu и PbSb 5.0 AsCu, оловно антимонова сплав - PbSb3 - Sb = 2% 3,5%; PbSb4.5 - Sb = 4% 4,5%; PbSb6 - Sb = 6% 6,5%, оловно антимонова сплав за акумулатори - PbSb3Se антимоново оловни сплави, калаени сплави - К-16; К-83, оловно калаени сплави оловен меден щейн; цинков сулфат разтвор за производство на препарати за растителна защита, синтетични влакна и реагенти за различни производства, кек за производство на мед и медни продукти - мед на прах, електролитна мед, медни соли и реагенти за различни производства. Като крайни продукти с високо качество се получават също телур - марка 99,93%, злато - An 99.99%; Au 99.98%; Au 99.95% и изделия от злато, сребро - Ag 99.99%; Ag 99.96%, сребро с високо качество - Ag 99.995%; Ag 99.996%; Ag 99.997%; Ag 99.998%; Ag 99.999%, технически сребърен нитрат.

Друг ефект на инсталация за преработване на промишлени отпадъци съгласно полезния модел е реализирането на безотпадна технология, при която от вторични промишлени отпадъци се получава полупродукт за следваща преработка в съществуващите технологични инсталации на основното производство на цинк, олово, кадмий или се получава краен продукт, който намира употреба в други отрасли на промишлеността. Това е свързано с намаляване на вредното въздействие върху околната среда, тъй като отпадъците от черната и цветната металургия се преработват до готов продукт, като отделените вредни примеси и вещества, съпътстващи преработката на вторични отпадъци, са сведени до минимум. От изключително значение е широката гама промишлени отпадъци, които могат да се преработват чрез модулна инсталация, които са със следния химичен състав: Zn - 15% 90%; РЬ < 15%; Fe < 30%; SiO₂ < 18%; CaO < 20%; MgO < 10%; Cu < 3%; Cd < 3%; As < 0,03%; Sb < 0,3%; Ni < 0,05%; Co < 0,05%; S < 6%; Cl < 10%; F < 0.5%; Ge < 40 g/t; Se < 90 g/t; Te < 100 g/t; T1 < 40 g/t; Hg < 1 g/t; максимални количества In, Ag, Au.

Модулната инсталация за химическо извличане на метали чрез преработване на промишлени отпадъци, се състои от приемен склад за вторични промишлени отпадъци, активатори и твърд редуктор, отделение за шихтоподготовка, ротационна тръбна велц пещ за редукционно пържене на шихтата и отделение за тежка суспензия за отделяне на клинкера от нереагиралия редуктор (кокс), които са последователно свързани. Ротационната тръбна велц пещ за редукционно пържене на шихтата е свързана с филтриращия модул със система от транспортни съоръжения, който е свързан от една страна с пържилна тръбна въртяща пещ за окислително пържене на суровите велц окиси и от друга с модул за тройно водно алкално промиване на вторични промишлени отпадъци, изпържени или сурови велц окиси, свързан с пречиствателен модул. Пържилната тръбна въртяща пещ е свързана с модула за тройно водно алкално промиване от една страна и от друга с модул за извличане на вторични промишлени отпадъци и вторични велц окиси, който пък е свързан с модул за очистване на разтвори посредством циментация, неутрализация, окисление и хидролиза и производство на разтвор и соли на цинков сулфат, като модулът за тройно водно алкално промиване на вторични промишлени отпадъци, изпържени или сурови велц окиси е свързан и с модул за киселинно извличане на промити вторични промишлени отпадъци и велц окиси, посредством модул за неутрализация, окисление и хидролиза за премахване на примеси от разтворите - Pb, Fe, Sb, Ge и As е свързан с модул за циментационно очистване на разтворите от Cu, Cd, Se, Те, Т1, а от друга с модул за допълнително хлорно очистване на цинково сулфатни разтвори. Модулът за киселинно извличане на промити вторични промишлени отпадъци и велц окиси е свързан с модул за допълнително хлорно очистване на цинково сулфатни разтвори, Приемният склад за вторични промишлени отпадъци, активатори и твърд редуктор посредством линия технологична линия 3 е свързан с модул за извличане на вторични промишлени отпадъци и вторични велц окиси.

11989 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/17.09.2018

Посредством линия технологична линия 2 е осъществена връзка между приемния склад за вторични промишлени отпадъци, активатори и твърд редуктор 1 и модула за тройно водно алкално промиване на вторични промишлени отпадъци, изпържени или сурови велц окиси.

В приемния склад се съхраняват следните изходни суровини: (а) вторични материали от основното производство и вторични промишлени отпадъци със съдържание на Zn над 15%; (б) активиращи материали, влияещи върху модула на образуваната шлака, отношението (CaO+MgO)/SiO₂; а имено Сасъдържащ материал за алкален модул на шихтата и Si-съдържащ материал за кисел модул на шихтата; (в) въглерод съдържащ редуктор.

Модулът за тройно водно алкално промиване на вторични промишлени отпадъци, изпържени или сурови велц окиси служи за премахване на примеси (Cl, F, Na, К, As и Se) от твърди материали Той се състои от три секции, свързани така, че осигуряват правопоточно движение на окисите и противопоточно движение на филтрата, а всяка от секциите включва взаимосвързани реактори и филтър-преси. Във всяка една от секциите се извършва суспендиране на твърдото вещество във воден разтвор, съдържащ натриев карбонат с последващо обезводняване на суспензията и разделяне чрез филтруване на разтвора от утайката (кека). Отделената твърда фаза преминава в реактор на следваща секция. Филтратът се връща от трета секция във втора, от втора към реактор за омокряне, а след първа секция богат на хлор, флуор, селен и сулфати, се изпуска към централна пречиствателна станция за отпадни води. Кекът от трета секция, максимално обезводнен и промит от халогени, се подава към буферен съд.

Модулът за киселинно извличане на промити вторични промишлени отпадъци и велц окиси е за разтваряне на твърди материали и за частично премахване на примеси (Pb, Fe, Si, Са, As, Sb, С и Ag) от разтвори и представлява система от четири последователно свързани реакционни съда, като последния чрез гравитационно преливане на пулпа е свързан към сгъстител, чийто преливник е над спомагателен сборник за разтвор на цинков сулфат, а долният отвор на сгъстителя чрез помпена система е свързан към междинен реактор, който от своя страна чрез помпена система е свързан към мембранна филтър преса, свързана със сборник за филтрат, който с помпена система за филтрат е свързан с третия реакционен съд, а филтър пресата е свързана с контейнер за транспорт на получения оловен кек към съществуващото оловно производство.

Модулът за допълнително хлорно очистване на цинково сулфатни разтвори се състои от паралелно свързани реакционни съдове, сгъстител и филтър преса, от долната страна на която е монтиран улей за отвеждане на полученият медно хлорен кек като готов продукт.

Модулът за неутрализация, окисление и хидролиза за премахване на примеси от разтворите - РЬ, Fe, Sb, Ge и As се състои от последователно свързани приемен реактор за суспензия, три паралелно работещи реакционни съда, три сгъстителя, като долният слив от сгъстителите е свързан към две филтър преси, свързани с контейнер за транспорт на получения оловен кек като суровина за оловно производство, горни сливове от сгъстителите цинков сулфат разтвор са свързани с тръбопроводна система към модула за циментационно очистване на разтворите от Cu, Cd, Se, Те, Т1 и към модула за допълнително хлорно очистване на цинково сулфатни разтвори.

Модулът за циментационно очистване на разтворите от Cd, Se, Те, Т1 се състои от системата реактори, включваща приемен сборник, два реактора, свързани с филтър преса, кристализатор и пещ кипящ слой, получават се цинков сулфат разтвор за основно производство и крайни продукти цинков сулфат (разтвор или сол) за други производства.

Модулът за извличане на вторични промишлени отпадъци и вторични велц окиси, се състои от система реактори, включваща приемен сборник, два реактора, свързани с филтър преса, кека от пресата е свързана с контейнер за транспорт на получения РЬ кек, като суровина за междинни и крайни продукти към съществуващото оловно производство. Филтратът се подава в две направления към инсталация за неутрализация, окисление и хидролиза за премахване на примеси (Pb, Fe, Sb, Ge и As) от разтворите с получаване на цинков сулфат разтвор за основно производство и към модула за очистване чрез циментация, неутрализация, окисление и хидролиза на разтвори до производство на крайни продукти цинков сулфат разтвор и соли.

Модулът за очистване на разтвори посредством циментация, неутрализация, окисление и хидролиза

11990 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/17.09.2018 и производство на разтвор и соли на цинков сулфат представлява система от реактори за очистване на цинково сулфатни разтвори от мед и кадмий чрез циментация и се състои от приемен сборник, два реактора, свързани с филтър преса и кристализатор, филтър преса е свързана с контейнер за транспорт на получения кадмиев кек към производство на кадмий за по-нататъшна преработка до метален Cd, а филтратът от филтър пресата е свързан с кристализатора за производство на краен продукт цинков сулфат сол за промишлеността.

Тръбната велц пещ е ротационна тръбна пещ, работеща на принципа на противопотока при температура в най-горещата зона от 1150°С до 1400°С. Пещта е наклонена и при нейната ротация материалът се придвижва към по-ниския й край. Велц пещта работи в непрекъснат режим, без работа на празен ход, чрез периодична промяна на шлаковия модул - алкален, неутрален и кисел - в диапазон от 5 до 0.3 и обратно: алкален (СаО - 13,5=14,8 %; MgO - 2,0=2,55 %; SiO₂- 3,72=3,95 %), неутрален (СаО 5,21=5,47 %; MgO - 0,71 = 0,77 %; SiO₂ - 5,67=5,75 %) и кисел (СаО - 1,65=2,07 %; MgO - 0,50=0,55 %; SiO₂ - 6,04=6,34 %). Смяната на шлаковия модул позволява в едно и също съоръжение да се преработват разнообразни вторични материали при различни технологични условия. Предимствата на тези действия са намаляване образуването на налепи във вътрешността на пещта чрез химическо самопочистване, което от своя страна води до икономия на кокс, увеличаване производствената мощност на велц пещта и удължаване живота на футеровката.

Пояснение на приложената фигура

На фигура 1 е представена схема на модулна инсталация за химическо извличане на метали чрез преработване на вторични промишлени отпадъци, както следва:

1. приемен склад за вторични промишлени отпадъци, активатори и твърд редуктор;

2. отделение за шихтоподготовка;

3. ротационна тръбна велц пещ за редукционно пържене на шихтата;

4. филтриращ модул със система от транспортни съоръжения;

5. пържилна тръбна въртяща пещ за окислително пържене на суровите велц окиси;

6. модул за тройно водно алкално промиване на вторични промишлени отпадъци, изпържени или сурови велц окиси;

7. модул за киселинно извличане на промити вторични промишлени отпадъци и велц окиси;

8. модул за неутрализация, окисление и хидролиза за премахване на примеси от разтворите - РЬ, Fe, Sb, Ge и As;

9. модул за циментационно очистване на разтворите от Cu, Cd, Se, Те, Т1;

10. модул за допълнително хлорно очистване на цинково сулфатни разтвори;

11. модул за извличане на вторични промишлени отпадъци и вторични велц окиси;

12. модул за очистване на разтвори посредством циментация, неутрализация, окисление и хидролиза и производство на разтвор и соли на цинков сулфат;

13. отделение за тежка суспензия за отделяне на клинкера от нереагиралия редуктор (кокс).

Примерно изпълнение на полезния модел

Линия 1 за преработване чрез велцуване с маршрут (1)—>(2)—>(3)—>(4)—>(5) (6)—>(7)—>(10) и (6)—>(7)—>(8)—>(9). Използва се за преработване на вторични промишлени отпадъци с високо съдържание на Fe, Са, SiO₂, съдържание на Zn над 15%.

В приемен склад 1 с грайферен кран се извършва хомогенизиране на материали до оптимално съдържание на цинк - 21 %=25%. Получената от различни суровини смес предварително се навлажнява, смесва и аерира.

От приемния склад 1 материалите постъпват в отделение за шихтоподготовка 2, където по предварително зададени работни параметри се подготвя шихта от цинксъдържащ материал с Са или Si съдържащ активатор. Приготвената шихта се смесва, гранулира и донавлажнява до необходимата влага чрез добавяне на оборотни цинкови разтвори от съществуващото хидрометалургично производство за извеждане от цикъла на производството акумулирани алкални елементи, водещи до влошаване показателите при получаване на метала цинк. Чрез транспортни ленти материалите - велц шихта и редуктор

11991 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/17.09.2018 се подават към система от бункери, снабдени с лентови дозатори за прецизно дозиране, които захранват ротационна тръбна велц пещ 3.

В долния край на тръбната велц пещ 3 се отделя отработен клинкер, който се гранулира и отвежда за регенериране на въглеродсъдържащия редуктор (коксик) в отделение тежка суспензия 13. Металите от шихтата Zn, Pb, Cd се редуцират, изпаряват и окисляват от въздушния поток, който се движи в противоток на шихтата. Изходящите газове, съдържащи окиси на Zn, Pb, Cd се охлаждат и се пречистват във филтриращ модул 4 със система от транспортни съоръжения. Очистените газове излизат в атмосфера, а уловените в ръкавни филтри велцокиси, след транспортиране и гранулиране, постъпват за окислително пържене в пържилна тръбна въртяща пещ 5 за частично очистване на велцокисите от Cl, F, Se, Те, Tl, As, Cd, Pb и Fe²⁺.

В пържилната тръбна въртяща пещ 5 се провежда окислителното пържене при температура от 900°С и подаване на въздух в противопоток на движението на велцокисите. От горния край на пещта се извеждат вторични велцокиси богати на Cl, F, Cd, Pb, Se, Те, Т1 и As. От долния край на пещта се отделят изпържените велцокиси, откъдето посредством транспортна система се придвижват към събирателен съд (силоз).

От събирателния съд (силоз), велцокисите посредством два последователно свързани шнека, монтирани върху платформа с тензодатчици, позволяващи проследяване теглото на постъпващите окиси, се подават към реактор за омокряне (суспендиране). Омокрянето се извършва с филтрат от модула за тройно водно алкално промиване 6, до очистване на металните окиси от Cl, F, Se.

Модулът за тройно водно алкално промиване 6 се състои от три секции, свързани така, че осигуряват правопоточно движение на окисите и противопоточно движение на филтрата, а всяка от секциите включва взаимосвързани реактори и филтър-преси. Във всяка една от секциите се извършва суспендиране на твърдото вещество във воден разтвор, съдържащ натриев карбонат с последващо обезводняване на суспензията и разделяне чрез филтруване на разтвора от утайката (кека). Отделената твърда фаза преминава в реактор на следваща секция. Филтратът се връща от трета секция във втора, от втора към реактор за омокряне, а след първа секция богат на хлор, флуор, селен и сулфати, се изпуска към централна пречиствателна станция за отпадни води. Кекът от трета секция, максимално обезводнен и промит от халогени, се подава към буферен съд.

Процесът протича при алкалност от порядъка на рН>10, което гарантира, че в отпадните води няма да попаднат тежки метали. Първото промиване е при температура около 50°С. При тази стъпка се отмива основно съдържащият се в окисите хлор и малка част от флуора. Второто промиване се извършва при температура около 95°С, при което се промиват остатъците от хлора и значителна част от флуора. Третото промиване се извършва също при температура от 95 °C и освен натриев карбонат се добавя и водороден прекис (Н₂О₂) за повишаване степента на извличане на метали като Fe, As, Sb и Ge.

От модула за тройно водно алкално промиване 6, промитите велцокиси се подават към модул за кисело извличане на промити окиси 7. Извличането на Zn и Cd се извършва в кисела среда с отработен електролит от цинковата електролиза в система от четири последователно свързани реакционни съда, като от последния получената пулпа прелива гравитационно към сгъстител, чийто горен слив, представляващ разтвор на цинков сулфат, съдържащ цинк 140-150 g/Ι, хлор 200-220 mg/1, флуор 4044 mg/1, през спомагателен сборник постъпва в модул за допълнително хлорно очистване на цинково сулфатни разтвори 10, включващ система от агрегати, където долния слив на сгъстителя се изпомпва към междинен реактор и се насочва към мембранна филтър преса, от която филтратът се събира в сборник за филтрат, откъдето се изпомпва за рециклиране към третия реакционен съд, след което се извежда заедно с горния слив на сгъстителя. Полученият от филтър пресата кек със съдържание на влага под 17 %, олово над 37-43 %, цинк под 7 % и желязо под 6 %, се отделя гравитационно в контейнери и се транспортира към съществуващото оловно производство като оловен кек за производство на метално олово.

Системата от агрегати в модула за допълнително хлорно очистване на цинково сулфатни разтвори 10 се състои от паралелно свързани реакционни съдове, сгъстител и филтър преса. Получените от модула за киселинно извличане на промити окиси 7 разтвори се третират с утаен от производството на

11992 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/17.09.2018 кадмий меден кек. Полученият пулп се подлага на утаяване в сгъстител. Бистрият разтвор на цинков сулфат постъпва в основната схема за производство на цинк SHG, а сгъстеният след утаяването пулп постъпва във филтър преса и полученият медно хлорен кек се опакова като готов търговски продукт.

Една част от горния слив на разтвора от цинков сулфат от модула за кисело извличане на промити окиси 7 се подава с помощта на помпена инсталация в модул за неутрализация, окисление и хидролиза 8.

Модулът за неутрализация, окисление и хидролиза 8 се състои от приемен сборник с обем 100 т³ за суспензията, свързан чрез система от тръбопроводи с три паралелно работещи реакционни съда с работен обем 80 т³ и с механично разбъркване, те от своя страна са свързани с три сгъстителя единия 660 щ³ два по 180 щ³. Модулът е снабден допълнително с две филтър преси. В зависимост от видовете и нивата на примеси се извършват различни процеси - неутрализация, окисление и хидролиза.

За очистване от Sb, Ge, As иБе се прилагат процесите на неутрализация дорН = 4.8 - 5, окисление, хидролиза, утаяване и филтрация, при които се отделя оловен кек, който се транспортира към завода за производство на олово. Горният слив от сгъстителя и филтрата от филтър пресите се подава към основната схема за производство на цинк SHG.

За очистване от Se, Те и Т1 се прилагат процесите на неутрализация до pH = 4.8 - 5.2, с последващо утаяване, след което получения горен слив на 180 т³ сгъстители се подава към модул за циментационно очистване на разтворите на Se, Те и ТГ 9, очистеният разтвор на цинков сулфат постъпва в основната схема за производство на цинк SHG. Полученият твърд остатък се използва като суровина за производството на технически соли цинков сулфат за други производства.

Модулът за циментационно очистване на разтворите на Se, Те и Т19, се състои от приемен сборник, два реактора, свързани с филтър преса, кристализатор и пещ кипящ слой. В този модул се произвежда разтвор на цинков сулфат за основно производство и крайни продукти цинков сулфат (разтвор или сол) за други производства.

За получаване на особено чисти разтвори за краен продукт цинк метал с SHG качество или соли за други производства е реализирана връзката (6)—>(8)—>(9). Част от промитите в модул за тройно водно алкално промиване 6 велцокиси, по-специално репулпиран кек след втората секция (водна суспензия) със съдържание на твърдо вещество 250-300 g/Ι или относително тегло 1360-1400 g/Ι, се подава с помощта на помпена инсталация в модула за неутрализация, окисление и хидролиза за премахване на примеси от разтворите - Pb, Fe, Sb, Ge и As 8. Процесът на неутрално извличане протича в реакционен съд 80 щ³ с подаване на вода до обем 25 т³ с последващо редуване на подаване порция водна суспензия на водно-алкално промити велцокиси и свежа сярна киселина до получаване на пулп с pH = 4,8-5,2 и относително тегло 1360-1400 g/Ι, който се подава за последващата операция на утаяване в сгъстител с обем 180 т³ с подаване на 0,1% воден разтвор на флокулант „Флопам” и се получават неутрален цинково-сулфатен разтвор и утайка, която след филтриране се насочва към производство на олово като оловен кек. Полученият неутрален цинково-сулфатен разтвор се подлага на очистване от мед и кадмий чрез циментация с цинков прах в модула за циментационно очистване на разтворите от Cd, Se, Те, Т1 9. Филтратът, представляващ разтвор на цинков сулфат, очистен от мед и кадмий, се използва като търговски продукт (суровина при производство на препарати за растителна защита) или след кристализация под формата на техническа сол цинковия сулфат кристалохидрат намира приложение като търговски продукт в други отрасли (суровина при производство на изкуствена коприна, торове, добавки за фуражи, производство на бои и лакове, обогатителни фабрики и др.). Полученият след филтър пресата кадмиев кек се отвежда към производство на кадмий за по-нататъшна преработка до метален Cd.

Вторичните велцокиси уловени от горния край на пържилна тръбна въртяща пещ 5 се насочват към модул за извличане на вторични промишлени отпадъци и вторични велц окиси 11 за класическо извличане с отработен електролит и последваща циментация на кадмия. Двувалентпите съединения на желязото в резултат на пърженето в пържилна тръбна въртяща пещ 5 са окислени до трета валентност и по този начин се явяват реагент за хидролизно пречистване на разтворите, което намалява разхода на окислител. Получава се оловен кек, който се насочва към производство на олово. Филтратът с извлечените Zn и Cd се подава към модула за очистване на разтвори посредством циментация, неутрализация,

11993 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/17.09.2018 окисление и хидролиза 12, където протича процес на циментация на Cd. След циментацията на разтвора се получава кадмиева гъба, която се отвежда към производство на кадмий, а от полученият филтрат се произвежда продукт цинков сулфат хептахидрат за промишлеността.

В зависимост от типа на преработваните цинксъдържащи материали и по-специално от нивото на съдържащите се в тях примеси, предлаганата технологична линия се изпълнява в описаната последователност на технологичните звена, инсталации и съоръжения, като при необходимост или по икономически съображения, велцокисите се подлагат или на окислително пържене с последващо окисно извличане по маршрут (5)—>(8), или на водно-алкално промиване с последващо сярнокисело извличане по маршрут (6)—>(7).

Така например, при преработване на вторични материали със завишено съдържание на елементи Se>50 g/t, Те>80 g/t, Tl>50 g/t, Sb>80 g/t, Ge>20 g/t, As>0,2%, в модулната инсталация чрез промяна в посоката на движение на изпържените велц окиси след пържилна тръбна въртяща пещ 5 се подават към модул за неутрализация, окисление и хидролиза 8. Окисите се извличат с отработен електролит, генериран в цинковата електролиза, с последващо хидролизно утаяване на вредните микропримеси, като се получават цинково-сулфатен разтвор и утайка. Цинково-сулфатният разтвор постъпва в модула за допълнително хлорно очистване 10, а изфилтруваната утайка под формата на оловен кек постъпва за производство на олово.

В друг случай при преработване на цинксъдържащи материали с високо съдържание на халогениди се получават велцокиси, съдържащи нива на хлор (С1 < 7%), флуор (F < 0.2%) и селен (Se < 50 g/t). След филтриращия модул 4 суровите неизпържени велцокиси посредством промяна в посоката на движение на транспортната система се насочват към събирателния съд (силоз), откъдето постъпват в модула за тройно водно алкално промиване 6.

Във всяко звено на модулната инсталация съгласно настоящия полезен модел е организирано улавянето и оползотворяването на всички води, разтвори и филтрати за минимизиране тяхното количеството при постъпването им в пречиствателна станция.

Предимствата, които осигурява модулната инсталация за преработване на промишлени отпадъци са:

- увеличаване разнообразието на преработваните вторични материали както по състав, така и по качество;

- намаляване на вредното въздействие върху околната среда от депониране на отпадъци от черната и цветната металургия;

- ефективно използване на вторични промишлени отпадъци за извличане на ценни метали чрез оползотворяване на примесите в междинни и крайни продукти;

- практически безотпадно преработване на вторични промишлени отпадъци, след всеки технологичен процес се получава полупродукт за последваща преработка в съществуващите схеми на основните производства на цинк, олово, кадмий или краен продукт за употреба в други отрасли на промишлеността;

- с производството на търговски продукти - разтвор и технически соли на цинков сулфат за други отрасли се намалява себестойността на произвеждания цинк метална единица;

- висока степен на използване чрез връщане в цикъл на производство на оборотни разтвори, минимизира количеството отпадни води към пречиствателна станция и подобрява водния и метален баланс на цялостната схема за производство;

- намаляване разходи за различни реагенти;

- предварителното дестилиране на флуора при окисно пържене осигурява възможност за използване на стандартни реактори и температура 95°С в етапа на хидрометалургичното очистване.

Claims (7)

1. Претенции

   1. Модулна инсталация за химическо извличане на метали чрез преработка на промишлени отпадъци, включваща свързани последователно приемен склад за вторични промишлени отпадъци, активатори и твърд редуктор (1), отделение за шихтоподготовка (2), ротационна тръбна велц пещ за редукционно пържене на шихтата (3) и филтриращ модул (4), характеризираща се с това, че ротационната тръбна велц пещ за редукционно пържене на шихтата (3) е свързана с отделение за тежка суспензия за отделяне на

   11994 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/17.09.2018 клинкера от нереагиралия редуктор (13), а филтриращият модул (4), от една страна е свързан с пържилна тръбна въртяща пещ за окислително пържене на суровите велц окиси (5), а от друга страна е свързан с модул за тройно водно алкално промиване на вторични промишлени отпадъци, изпържени или сурови велц окиси (6), при което пържилната тръбна въртяща пещ (5) е свързана с модула за тройно водно алкално промиване на вторични промишлени отпадъци, изпържени или сурови велц окиси (6) от една страна и от друга с модул за извличане на вторични промишлени отпадъци и вторични велц окиси (11), който е свързан с модул за очистване на разтвори посредством циментация, неутрализация, окисление и хидролиза и производство на разтвор и соли на цинков сулфат (12), свързан с основното производство на кадмий, като модулът за тройно водно алкално промиване на вторични промишлени отпадъци, изпържени или сурови велц окиси (6) е свързан и с модул за киселинно извличане на промити вторични промишлени отпадъци и велц окиси (7), свързан с модул за неутрализация, окисление и хидролиза за премахване на примеси от разтворите - Pb, Fe, Sb, Ge и As (8), свързан с модул за циментационно очистване на разтворите от Cd, Se, Те, Т1 (9), свързан с основното производство на цинк, като модулът за киселинно извличане на промити вторични промишлени отпадъци и велц окиси (7) е свързан с модула за допълнително хлорно очистване на цинково сулфатни разтвори (10), който е свързан с модула за циментационно очистване на разтворите от Cd, Se, Те, Т1 (9), като модулът за допълнително хлорно очистване на цинково сулфатни разтвори (10) е свързан и с основното производство на цинк от една страна и с производството на мед и медни продукти от друга, като модулът за киселинно извличане на промити вторични промишлени отпадъци и велц окиси (7) е свързан и с производството на олово и оловни продукти, а приемният склад за вторични промишлени отпадъци, активатори и твърд редуктор (1) посредством линия (3) е свързан директно с модул за извличане на вторични промишлени отпадъци и вторични велц окиси (11), а чрез линия (2) е осъществена връзка между приемния склад за вторични промишлени отпадъци, активатори и твърд редуктор (1) и модула за тройно водно алкално промиване на вторични промишлени отпадъци, изпържени или сурови велц окиси (6).
2. 2. Модулна инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че модулът за тройно водно алкално промиване на вторични промишлени отпадъци, изпържени или сурови велц окиси (6) се състои от три секции, свързани така, че осигуряват правопоточно движение на окисите и противопоточно движение на филтрата, а всяка от секциите включва взаимосвързани реактори и филтър-преси.
3. 3. Модулна инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че модулът за киселинно извличане на промити вторични промишлени отпадъци и велц окиси (7) представлява система от четири последователно свързани реакционни съда, като последният чрез гравитационно преливане на пулпа е свързан към сгъстител, чийто преливник е над спомагателен сборник за разтвор на цинков сулфат, а долният отвор на сгъстителя чрез помпена система е свързан към междинен реактор, който от своя страна чрез помпена система е подвързан към мембранна филтър преса, свързана със сборник за филтрат, който чрез помпена система за филтрат е свързан с третия реакционен съд, а филтър пресата е свързана с контейнер за транспорт на получения оловен кек към съществуващото оловно производство.
4. 4. Модулна инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че модулът за неутрализация, окисление и хидролиза за премахване на примеси от разтворите - Pb, Fe, Sb, Ge и As (8) се състои от последователно свързани приемен реактор за суспензия, три паралелно работещи реакционни съда, три сгъстителя и две филтър преси, свързана с контейнер за транспорт на получения оловен кек като суровина за оловно производство.
5. 5. Модулна инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че модулът за циментационно очистване на разтворите от Cd, Se, Те, Т1 (9) се състои от система реактори, включваща приемен сборник, два реактора, свързани с филтър преса, кристализатор и пещ кипящ слой.
6. 6. Модулна инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че модулът за очистване на разтвори посредством циментация, неутрализация, окисление и хидролиза и производство на разтвор и соли на цинков сулфат (11) представлява система от реактори за очистване на цинково сулфатни разтвори от мед и кадмий чрез циментация и се състои от приемен сборник, два реактора, свързани с филтър преса и кристализатор, като филтър пресата е свързана с контейнер за транспорт на получения кадмиев кек към производство на кадмий.

   11995 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/17.09.2018
7. 7. Модулна инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че модулът за извличане на вторични промишлени отпадъци и вторични велц окиси (11), се състои от система реактори, включваща приемен сборник, два реактора, свързани с филтър преса, свързана с контейнер за транспорт на получения РЬ кек.