BG99106A

BG99106A - Устройство на пещ и метод за получаване на леснолетливи метали

Info

Publication number: BG99106A
Application number: BG99106A
Authority: BG
Inventors: Timo Talonen; Heikki Eerola; Antti Roine
Original assignee: Outokumpu Research Oy
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1995-11-30
Also published as: FI934550A0; AU681692B2; PL305428A1; KR100346288B1; JPH07188797A; CA2117958A1; RU94036744A; EP0652294A1; ZA947392B; NO302532B1; RO115365B1; NO943870D0; AU7412094A; DE69426144T2; EP0652294B1; BR9404075A; PE22195A1; JP3574192B2; BG62097B1; RU2117058C1

Abstract

Устройството и методът се прилагат в металургията при производството на летливи метали от техните сулфиди. С тях се създават условия за работа при нормално налягане и непрекъснато подаване на матерна л между две пещи. Устройството се състои най-малко от две тясно свързани помежду си редукционна (1) и конверторна (2) пещ чрез най-малко един тръбопровод (3,12). Най-малко един от краищата на тръбопр овода е потопен в стопилката (4, 5, 6) в пещите. По метода сулфиден концентрат най-малко на един лесно летлив метал се подава в топимата метална баня в редукционната (1) пещ, където металите, съдържащ и се в него, се конвертират в метална форма и се извеждат от пещта. Парите от металната стопилка на сулфидния метален камък и шлаката, образувала се в пещта (1), се рециклират в конверторната (2) пещ, за да превърнат отново сулфида в метал. Образувалата се шлака се изхвърля от конверторната пещ (2), а полученият метал в нея се връща в редукционната пещ (1). Циркулацията на материала между пещите (1,2) се извършва вследствие на промените в хидростатичното налягане и в обемите на топимите слоеве по време на химическите реакции в тях.

Description

Изобретението се отнася до устройството на пещ и метод за получаване на лесно летливи метали от техните сулфиди. Пещта се състои от две тясно свързани помежду си пещи редукционна пеш и конвертерна пещ, които работят при нормално налягане и непрекъснато предаване на материал между тях посредством най-малко един тръбопровод, които се намира между пещите. Е резултат на химическите реакщш, които се извършват в пешите, хвдостетичното налягане в пещите се променя. Променят се, също така и обемите на топпмите слоеве в пещите. 3 резултат на тези промени, циркулациите в най-малко елин от тръбопроводите водят същевременно до рециклиране на сулзиден меден камък от редукционната пещ до конвертерната пещ, необходим както за метода, така и за рециклиране на металната стопилка от конверторната пещ до редукционната пещ.

·· · · 1 • · · · • · * ·

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХШ1КАТА

При някои съвременни пирометалургични методи за производство на цинк, олово, кадмий и други лесно летливи метали, при които за редукцията на сулфидите на гореспоменатите метали се използва мед се получава меден камък , както и някои изпарения на съответните метали, които впоследствие се кондензират. При тези методи, медният камък трябва непрекъснато да се изважда от мястото на реакцията и да се пренася до друга пещ за окисляване на съдържащата се в медния камък у сяра, както и за освобождаване на медта и обратното а пиеминаване в метална хчед. От пещта, в която се обработва медния камък непрекъснато се изважда метална мед и се връща обратно в споменатото място на реакцията за заместване на медта, изразходвана по време на редукцията на металния сулфид. От окислителните вещества, които се съдържат в суровия материал или от веществата, които вероятно се окисляват по впеме на обработката в пещта се образува слой служи за място на реакцията, и този слой от от шлака, които цана обаче, непрекъснато или поне от време на време да се изважда.

Съгласно приложение 2 048 309 към патента на о е лико б пк· тания, за изпълнението на описаните по-горе функции се използва комбинирана пещ, в която участват две съседни пещи от типа реверсионни, като едната е разположена по-високо от другата

Концентратът се подава на топимия меден камък в по-ниската пещ.

Цинковият сулфид па концентрата се конвертира до метален цинк, които се изпарява от пещта. Полученият в певгга меден камък се рециклира посредством газ издигнат от камера под налягане към разположената по-високо пещ, където изцяло или само частично,

• · ·

се окислява с кислорода, влязъл в пещта с металната мед, които вследствие на гравитацията циркулира обратно към разположената отдолу топилня пещ. Топлината, необходима за ендотермичната реакция, която се извършва в топилнята пещ, както и за помпата под налягане се получава от циркулацията на излиниото количество сул^иден меден каьгьк в по-високата пещ, която се използва като конверторна пещ или от понататъшното нагряване на медния камък с помовта на горелки.

Съгласно приложение 92 2301 към патента на Финландия, което всъщност се отнася до подобен на описания по-горе метод, но за получаване на цинк, при който електрическата пещ се използва за място на реакцията. По начало, з пенуга има два топими слоя: метална мед на дъното и сул^мден меден камък отгоре. За трети слон в пещта се счита слоя от шлака, ko to се образува върху слоя на мерения камък, Суровият сулфиден материал се полава на медния слой пневматично с помощта на тръбообразно устройство-ланцет. За газов носител се използва азот или някой друг от инертните газове. Е резултат на реакцията, която се извършва в медния слой се получава меден камък, който се издига от медния слои .. навлиза в слоя на медния камък разположен отгоре. Загряването на електрическата пещ се извършва с електрически ток, при което електродите са свързани със слоевете на медния камьк и на шлаката. При това положение, тези слоеве се използват като резисторни, в които се развива термалната енергия. Полученият меден камък съгласно някои познати методи, като например метода PIERCESMITH за конвертерпата пещ, може да се конвертира и мед и в шлака

-4След като конвертерната пещ PIERCE—0ί·ίΙΊΉ представлява реактор за групова обработка следва, че обработката се извършва напълно по груповия метод, което пък от своя страна означава, че изваждането на медния камък от електрическата пещ става на групи пренасянето на медта от конвертерната пещ към електрическата пещ става зотново на групи. Неудобствата, присъщи за груповите обработки се увеличават и от огромните количества меден камък и метална меч, които трябва да се превозват между пещите, което води не само до оскъпяване на производството, но и до образуване на вредни изпарения.

При съвременните технологии се използват и конвертерни пещи с непрекъснат режим на работа. Съгласно метода на MIISlBISfll за производство на мел, медният камък изтича под формата на непрекъснат поток по улей от топилната пещ към кенвертерната пещ. Обикновено, при този метод се използват три слоя: слой топнма мед на дъното, слой меден камък над него и влой шлака най-отгоре. Конвертирането се извършва при непрекъснат режим на работа чрез впръскване на въздух или обогатен с кислород вьзаух в повърхността на топимия слой през дюзи с възможности за л* охлаждане. Непрекъснато, от повърхността на топимия слой се изW*· хвърля образувалата се шлака. Получената мед изтича от дъното на конвертерната пещ под формата на непрекъснат поток.

Съгласно приложение 92 2301 към патента на Финландия, сулфидът на летливия метал, който се редуцира в редукционната пещ от мед, като полученият меден камък изтича към конвертерната пещ под формата на непрекъснат поток по улей, свързващ двете пещи. Но, дори собственото тегло на получената мед не е достатъчно за да я повдигне от дъното на конвертерната пещ за да потече обратно към редукционния реактор,поради което медта трябва първо да се извади в отделен съд и след това да се превози.

Claims

За да се избегнат неудобствата описани по-горе, вследствие на захранването с газ по време на. обработката или превоза от една пъщ към друга, настоящето изобретение предлага метод и устройство на пещ, в която при осигурено нормално налягане ре* дукцпонната пещ и конвертерната пещ са тясно свързани помежду си.. За по-голямо удобство, разположените на едно м също ниво или на различни нива пещи са винаги тясно свързани помежду си '' с най-малко един тръбопровод. Химическите реакции, които се извършват във всяка една от пещите пораждат промени в хкдростатичнсто налягане в пещите. Освен това, промени настъпват и в обемите на топимите в пещите слоеве. Рециклирането между различните (бази на топене в пещите се извършва съ^о така благодарение на циркулациите, породени пт споменатите промени. Следователно, слоят сулфидеи меден камък, получен в редукционната пещ се рециклира към конвертерната пещ, а от конвертерната пещ рециклираният съответно и вече редуциран стопен метал се връща

U. обратно към редукционната пещ. изобретението предлага някои съществени нови характеристики, които са подробно изяснени е приложените патентни претенции.

01ШСАНЛЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ

Понататъшното описание па изобретението се извършва с помопуга на приложените Фигури, където фигура 1 представлява схематично профилно изображение на устройствата, включени в настоя щето изобретение, Фигура 2 представлява схематично прелилпо изоб_ажение на друга група от устройствата, якл чени в настоящето изобретение и фигура 3,която показва цялостен изглед н • ·· • ·· • · ·· • · ··♦♦· • · ·· ·

-6на настоящето алтернативно изобретение.

ПР;ЖРИ ЗА ^г131ГЬЛНЕ1ь1Е НА (ИЗОБРЕТЕНИЕТО

От показаното на фигура 1 се вижда, че в устройството на пещта от изобретението , която се използва за получаване па лесно летливи метали влизат две пещи, като електрическата пещ 1 се използва редукционна пещ, а ксивептерната пещ 2 се използва за окисляване на медния камък, Пещите са разположели на различим н-ача или на едно и също ниво.

В настоящето алтернативно изобретение пещите са свързани помежду си посредством тръбопровод 3. Формата и устройството на тръбопровода не са от решаващо значение. От значение е обаче разположението на тръбопровода, който трябва да бъде или в хоризонтално положение или под такъв наклон, че страничния му крак 15 на редукционната пещ да бъде на по-високо или на пониско ниво от страничен кпаи 16 на ксивептерната пещ. Разположението на тръбопроводите требва да се осъществи така, че да не се прави връзка между газовите камери в пещите, а металната мед , получена вследствие на гравитацията в конверторната пеш, да се рециклира в електрическата пещ. Това означава, че винаги най-малко един от кравата на тръбопровода трябва да бъде потопен в стопилката, независимо ст това, дали стопилката е ст метал, сулфиди а смес или шлака.Практически, и двата края на тръбопровода обикновено са потопени в стопилката.

На дъното и в двете пещи се намира слоят за топене на мед слой 4, върху него е слой 5 за топене на меден камък, а наиотгоре и в двете пещи е слон 6 за шлаката.

Сулфидният суров материал, който съдържа в сулфидна форма най-малко един от металите цинк, олово или кадмий, предимно цинка, а понякога олово или кадмип, с помощта на • · • · • · •· •· •· •·

-7тръбообразен ланцет се инжектира в редукционната пещ. В резултат на химическите реакции количеството на медта намалява, тъй като вследствие сулфидпрането на медта запоява образуването на смес ст медии сулфиди. След конвертиране на метала в меден камък, средната плътност на топимия материал намалява, а нивото на стопилката в редукционната пещ се покачва. Отново, повишеното хндростатично налягане предизвиква предаване на медния камък в конвертерната пещ. В конвертерната пещ, сулфидната меда на смес чрез инжектиранес ланцет 8 кислород, въздух или друга подобна смес се окислява обратно в метална мед. Като най-тежка получената мед остава на дъното на конвертерната пещ. По време на работата, повърхността на медения слой е на такава висонова чина, при която, вследствие на гравитацията, получената мед остава в редукционната пещ. Образувалата се по време па конвертерната реакция шлака се изхвърля от конвертерната пещ през отвор 9. Образувалите се в редукционната пещ метални изпарения, предимно от цинк, а понякога от олово или кадмий се отвеждат през отвор 10 на горната част па редукционната пещ. Сирният двуокис и други подобни газове, образували се в конвертеяната пещ се отвеждат през отвор 11 иа горната чао.т на конвертерната пещ.

Съгласно фигура 2, пещите в алтернативното изобретение са свързани помежду сн посредством два тръбопровода 3 и 12. пониският от тях 12 е разположен така, че краят му 13, щойто е най-близо до редукционната пещ е изцяло потопен в медния слой 4^ а краят му 14, който е най-близо до конвертерната пещ е изцяло потопен в медния слой 4 на конвертерната пеш. Освен това, краят му 13, които е най-близо до редукционната пещ може да се разположи и по такъв начин, че да бъде частично потопен в слоя ··· ····

-8иа медния камък. По-горният тръбопровод е разположен така, че един от краищата му 15 се намира на такава височина в редукционната пещ, на която горната повърхност на слоя меден камък 5 и на долния слои шлака 6 са близо до отвора на тръбопровода, р при което както медния камък, така и шлаката могат да изтичат · от отвора. По правило, по-горният тръбопровод 3 може да бъде в хоризонтално положение и под такъв наклон, при който страничния му край 16 на конвертерната пещ да бъде по-високо или по-ниско от страничния му кгай 15 иа редукционната пещ. Освен гореспоменатите тръбопроводи, конвертерната пещ е снабдена и с трети отвор 9 за изхвърляне на шлака6 от повърхността на топимия слой меден камък в конвертерната пещ. Не се предвижда изпускателен отвор за изтичане на сулйиден меден камък, който идва от редукционната пещ, тъй като медният камък се окислява в нея с помощта на вкаран през тръбообразен ланцет 8 кислород или въздух обратно в металната мед. Отвор 9 за изхвърляне на шлака е разположен на височина, от която може да се използва за регулиране най-малко на един край на по-горния тръбопровод 3 между конвертерната пещ и редукционната пещ за да бъде постоянно напълно потопен в шлаката и/или в медния камък, като по този начин се предотвратява смесване на газовете от редукционната пещ и от конвертерната пещ.

Предимно цинковите, а понякога оловните или кадмиеви изпарения образували се в редукционната пещ се извеждат през отвор 10 ма горната част на пещта. Сярният оксид и някои други газове образували се в конвертерната пещ се извеждат от конвертерната пещ през отвор 11-?

След включване на пещите в работа, когато и в двете пещи всички топиш! слоеве са в равновесие, височината ма повърхност• · ··· ···· • · та в конвертерната пещ се установила по нивото определено от на отвор 9 за изхвърляне на шлака, а повърхността sapepyiw,йонната пещ се установява съответно по нивото определено в конвертернатл пещ или от горния тръбопровод между редукционната пещ и конвертерната пещ. Дебелините на отделните слоеве се определят по височината на долния тръбопровод в конвертерната пещ, където хядростатичното налягане на слоевете мед, меден камък и шлака се равнява на налягането иа слоевете мед, меден камък и шлака на съответстващата височина в редукционната пещ. Когато, едновременно с инжектиране в редукционната пещ на суров сулфиден материал с помощта на тръбообразен ланцет 7 започва и вкарването в конвертерната пещ на въздух, кислород или обогатен с кислород въздух, тогава, количеството мед съдържащо се в редукционната пещ започва да намалява, тъй като вследствие на сулфидирането иа медта в конвертерната пещ се образува меден камък. В резултат на конвертерната реакция в пещта, рециклираният меден камък преминава в метална мед. Следователно, по време на работния режим средната плътност на топимия материал, съдържащ се в редукционния реактор намалява, а средната плътност, на материала, съдържан* се в кенвертерната пещ състветнс нараства. В резултат на това, равновесието в налягането на тръбопровода между пещите се нарушава и медта започва да изтича от конвертерната пещ към редукционния реактор. Съответно на това, медният камък, които се образува в редукционната пещ, а понякога и шлаката изтичат по тръбопровода към конвертерната пещ. Тези циркулации се извършват непрекъснато по време на работния режим.

В настоящето алтернативно изобретение, електрическата пещ и конвертерната пещ са фактически части па една п съща пещ,чиит5 ····

-10от делии части се разделят единствено с рад^лителна стена, при което между двете отделни части оетават един или повече отвора.

Предвидливо, поради неприятната възможност тръбопроводите между редукционната пещ и конвертерната пещ да блокират при onps.* делени условия на работа,пещите са разположени диагонално, съгласно фигура 3. За удобство, тръбопроводи 3 свързващи пещи 1 и 2 са снабдени този глучаи с по два, разположени под прав ъгъл елемента.

3 на двата страни на ъгъла са монтирани нормално затварящи се отвори 17, подобни на онези, които обикновено се използват в металургичните пещи и,през които чрез топене с кислород се отстраняват

ВС

1Г дове блокажи.

Съгласно фигура 3, броят на конвертерните пещи не се свежда до една, тъй като те могат да бъдат и повече от една, например по две за всяка редукционна пещ, при което едната от пещите се използва по общоприетия начин, а другата служи за извършване на текущи ремонти.

НАТЕ1ГПГ1 ПРъТЕ1Щ’1И

1. Устройство на пещ за получаване на лесно летливи метали като цинк, олово и кадьши, в устройството на която са вкл;зчени най-малко две тясно свързани помежду си пещи/ 1,2 / редукционна пещ /1/ и конверторна пещ/2/, характеризираща ^псе с това, че пещи /1,2 / работят прй^оркални условия и налягане свързани помежду си посредством най-малко един тръбопровод /2,12 /, като иан-малко един от краищата иа тръбопровода е разположен така, че да бъде потопен в стопилката / 4,5,6 / в пещите.
2. Устройство на пещ, съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че тръбопровод /3/ свързващ пещи /1,2 / е разположен така, че и двата му края /15,16/ са потопени в стопилката /4,5,6/.
3. Устройство на пещ, съгласно претенция 1, характеризираща се с топа, че по начало, тръбопровод /_7 свързващ пещи /1,2/ е в хоризонтално положение.
4. Устройство иа пещ, съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че тръбопровод /3/ свързващ пещи /1,2/ е устроен така, че краят /15/ най-близо до редукционната пещ /1/ е разположен по-ниско от краят /16/ наи-блмзо до копвертерната пещ.
5. Устройство на пещ, съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че тръбопровод /3/ свързващ пещи /1,2/ е устроен така, че краят /16/ най-близо до копвертерната пещ /2/ е раз положен по-ниско от краят /15/ най-близо до редукционната пещ /1/.
6. Устройство на пещ, съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че редукционната пещ /1/ е една електрическа пещ.

• ·· • · · · : · • · ·· · · · ·· • · • · · • · · · • ······· • · • · ·
7. Устройство на пещ, съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че тръбопроводите /3,12 / свързващи пещи / 1,2 / са два броя.
8. Устройство на пещ, съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че пещи /1,2/ са свързани помежду си посредством два тръбопровода /$,12 / , при което най-малко страничния край /14./ на по-ниския тръбопровод/12./ е така разположен, че да бъде изцяло потопен в металната стопилка /4/, съдържаща се в пещите, и най-малко един от краищата /15,16/ на по-високия тръбопровод / 3/ е разположен така, че постоянно да бъде пото-

Б пей в слоя на медния камък/5/ и/или слоя на шлаката /6/, съдържащи се е пещите.
9. Устройство на пещ, съгласно претенция 7, характеризираща се с това, че по-ниския тръбопровод /12/ свързващ помежду им пещи /1,2 / е разположен така, че и двата му края /13,14 / са ^,;W' потопени в металната стопилка.
10. Устройство на пещ, съгласно претенция 7, характеризираща се с това, че конвертерната пещ/2/ е снабдена е отвор /9/ за изхвърляне на плака, разположен на такава височина, която позволява да се регулира потапянето в шлаката и/или в слоя на медния камък най-малко на един от кроащата /15,16/ иа по-горния тръбопровод/3/.
11. Устройство на пещ, съгласно претенция 7, характеризираща се е това, че по-горния тръбопровод /$ /, свързващ пещи /1,2/ е устроен така, че краят /15/ най-близо до редукционната пещ /1/ е по-долу от краят /16/ нак-близо до конвертерната пещ.
12. Устройство на пещ, съгласно претенция 7, характеризираща се с това, че по-горния тръбопровод /3/ свързващ пещи /1,2/ е устроен така, че краят /15/ нак-близо до редукционната пещ

-3/1/ е разположен по-високо от краят /18/ най-близо до конвертерната пещ.
13. Устройство на пещ, съгласно претенция 7, характеризираща се с това, че по-горният тръбопровод/3/ свързващ пещи /1,2/ е разположен по начало в хоризонтално положение.
14. Устройство на пещ, съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че към редукционната пещ са свързани няколко конвертерни пещи/2/.
15. Устройство на пещ, съглг?сно претенция 1, характеризираща w се с това, че пещи /1,2/ са разположени обикновено иа едно и също ниво.
16. Зетоц за производство на лесно летливи метали като цинк, олово и кадмий с помощта на две тясно свързани помежду си пещи, в които сулйидният концентрат на най-малко един лесно летлив метал се подава в топимата метална баня в редукционната пещ, където лесно летливите метали, съдържащи се в концентрата се конвертират в метална $орма и извеждат от неща, докато парите от металната стопилка на сулйидния меден камък н шлаката образували се в пещна се рециклират в конвертерната пещ за да конвертират отново металния сулфид е метал, като образувалата се шлака се изхвърля от конвертерната пещ, а полученият метал в конвертерната пещ се рециклира към редукционната пещ, характеризираща се с това, че пещите са свързгни помежду си посредством най-малко един тръбопровод, на който тръбопровод най-малко един от краищата е потопен в стопилката така, че рециклирането на материала между пещите се извършва от промените в хндростатичното налягане и обемите на топкмите слоеве по време на химическите реакции в пещите • ·
17. Един метод, съгласно претенция 16, характеризиращ».се с това, че и двата края иа тръбопровода са потопени в стогшлката.
18. Едип метод, съгласно претенция 16, характеризираща се с това, че използваният при топенето метал е стопената мед.
19. §цин метод, съгласно претенция 16, характеризираща се с това, че обикновено и редукционната пещ и конвертерната пещ са разположени на едно и също ниво.