CS207734B2 - Method of melting the oxyde charge - Google Patents

Description

(54 ] Způsob tavení oxidové vsázky

Vynález se týká způsobu pyrometalurgického tavení olova a mědi z oxidových olovnatých materiálů a zejména šachtové pece pro tavení oxidových olovnato železnatých materiálů, majících vyšší obsah mědi.

Tavení oxidových olovnatých materiálů v šachtových pecích je vcelku dobře známo. Vsázka pro takové pece obsahuje obvykle kysličníky olova, dále v ní mohou, ale také nemusejí být přítomny kysličníky zinku a některé vedlejší kovy ve formě kysličníků společně s uhlíkatým redukčním činidlem. Nejdůležitějším z vedlejších kovů je obvykle měď. Roztavené olovo, stékající k půdě šachtové pece, obsahuje obvykle vedlejší kovy ve formě roztoku nebo suspenze kovových nebo kamínkových fází v roztaveném olovu. Roztavené olovo, stékající k půdě šachtové pece pro tavení olova, se normálně vypouští společně se struskou do předpecí, kde dochází k fázovému oddělování strusky od surového olova. Spodní vrstva surového olova je potom vedena do přepravní pánve, kterou se dopravuje do kotlíku pro stírání mědi. V jiném případě je surové olovo odebíráno z půdy šachtové pece sifonem pro odvádění olova, odděleným od kanálku pro vypouštění strusky. Tradičně je měď oddělována od olova ochlazením roztaveného surového olova pro jeho dopravení z pe2 ce do stíracího kotlíku, obvykle za současného míchání, aby se měd oddělila ve formě snadno odebratelné pěny. Pro podporování dostatečně intenzivního míchání . a tvoření drobivé pěny se u známých postupů nechává část odměděného olova v nádobě, ve které se tvoří pěna, tj. ve stíracím kotlíku.

Avšak jakmile se zvýší obsah mědi v surovém olovu v prostoru pece, začne při vyšších teplotách docházet ke srážení měděné pěny a v každém případě při teplotách pod 950 °C a při hmotnostním obsahu surového olova vyšším než 7,5 % začnou se objevovat problémy s usazováním. Za těchto podmínek již přestává být pěna drobivá a zrnitá a stává se celistvou masivní hmotou, která ulpívá na povrchových plochách přepravních pánví, míchadel a na stěnách kotlíku. Dalším ochlazením se dosáhne pouze konsolidace a zpevnění vytvářené hmoty. Ukázalo se, že mícháním olova v přepravní pánvi po jeho vypuštění do této pánve se napomáhá udržování čistoty stěn pánve za normálního hmotnostního obsahu mědi v surovém olovu, dosahujícího nejvýše asi 8 %.

Řešení podle vynálezu se pokouší . překonat obtíže spojené s pyrometalurgickým tavením oxidových .olovnatých vsázek, obsahujících větší podíl mědi, než je zpracovatelné dosud známými technikami.

Nedostatky dosud známých výrobních postupů jsou odstraněny způsobem tavení oxidových vsázek podle vynálezu, kterým se taví oxidové vsázky, obsahující měď a olovo v šachtové peci, přičemž roztavené surové olovo stéká к půdě šachtové pece a obsahuje v hmotnostní koncentraci nejméně 8 °/o mědi a ředí se olovem obsahujícím rudu a majícím nižší obsah mědi. Podstata vynálezu spočívá v tom, že surové olovo se ředí v šachtě pece, v nístějí na půdě pece, v předpecí, do kterého jsou pecní výrobky a produktu přiváděny z pece, popřípadě v přepravní pánvi, do které se přivádí surové olovo z předpecí.

Olovo, použité pro ředění roztaveného surového olova, je s výhodou tvořeno odměděným surovým olovem, zejména předem odměděným surovým olovem, připravovaným stejnou nebo podobnou šachtovou pecí. Odměděným surovým olovem se zde rozumí takové olovo, které obsahuje v hmotnostní koncentraci nejvýše asi 1 % mědi.

Provádí-li se ředění surového olova v přepravní pánvi, může být tato operace výhodně prováděna tak, že se přivádí dávka v podstatě odměděného surového olova do přepravní pánve dříve než se do ní přivádí surové olovo, obsahující větší podíl mědi.

V těch případech, kde se odměděné surové olovo přidává do předpecí šachtové pece, může se odměděné surové olovo čerpat nebo vlévat do předpecí buď normálním struskovým vstupním kanálkem nebo boční stěnou, například vtokovým otvorem vestavěným do boku předpecí. Přivádění odměděného surového olova může probíhat před, v průběhu nebo po vypouštění strusky z pece, přičemž celkovým cílem je snížení obsahu mědi v surovém olovu v předpecí, aby se zabránilo v tomto prostoru ve vytváření nepropustné kůry z materiálu bohatého na měď, který by se usazoval na povrchu vnitřních ploch předpecí.

Při vyšším obsahu mědi v sázce mohou v průběhu tavicího procesu vznikat obtíže poměrně brzy a jsou způsobeny tím, že množství surového olova, vyrobeného v šachtové peci, nemusí stačit к udržení veškeré roztavené mědi v roztoku po dobu dostačující к tomu, aby byla odebrána z pece a zpracována v prostoru předpecí. V takovém případě může být přidáváno odměděné surové olovo do pecní šachty v pevné nebo tekuté formě a ve vhodné úrovni nad nebo ve výšce vsázky. Tekuté surové olovo může být do vnější strany pece, zejména do vnější strany nístěje pece, a spojeným s dolní nístějí. Přidává-li se olovo v pevném stavu do pecní vsázky, provádí se to obvykle zavážecím zařízením, odděleným od normální zavážecí násypky.

Přidáváním olova do pecní šachty, do předpecí nebo do přepravní pánve způsobem podle vynálezu je možné udržovat obsah mědi v surovém olovu na úrovni, která dovoluje zpracovávání surového olova v celém průběhu výrobního procesu, aniž by docházelo к obtížím, vyvolaným tuhnutím fází bohatých na měď na pracovních částech zařízení.

Příklad provádění způsobu tavení oxidových vsázek je objasněn pomocí příkladu provedení příslušného zařízení, znázorněného na výkresu, kde je zobrazen schematický řez šachtovou pecí s připojeným předpecím, dopravní pánví a stíracím kotlíkem, ukazující jednotlivá místa, ve kterých může být přidáváno olovo se sníženým obsahem mědi.

Na výkresu je především zobrazena šachtová pec 1 pro tavení oxidových olovnatých materiálů. Roztavené olovo, vytvořené v šachtě pece 1, stéká do nístěje na půdě šachtové pece 1, to znamená do prostoru pod čárkovanou čarou 2, a obsahuje vedlejší kovy včetně mědi ve formě roztoku nebo suspenze kovových nebo kamínkových fází v roztaveném olovu. Roztavené «olovo, stékající na půdu šachtové pece 1, se vypouští společně se struskou do předpecí 3, kde dochází к oddělování surového olova od strusky. Spodní vrstva, obsahující surové olovo a nacházející se pod další čárkovanou čarou 4, přichází do přepravní pánve 5, aby se dopravila do kotlíku 6 pro stírání mědi, opatřeného míchadlem 7.

Při provádění způsobu podle vynálezu se roztavené olovo, obsahující měď, ředí metalickým olovem s nižším obsahem mědi buď v prostoru šachtové pece 1 nebo v předpecí 3, popřípadě v přepravní pánvi 5.

Přidává-li se olovo s nižším obsahem mědi v prostoru předpecí 3, může být odměděné surové olovo čerpáno nebo vléváno do prostoru předpecí 3 buď normálním struskovým vtokovým kanálkem 8 nebo boční stěnou, například ze vtokové šachtice 9, nřistavěné к boční stěně předpecí 3.

V případě, kdy se odměděné surové olovo přidává do šachty šachtové pece 1 buď v pevné nebo tekuté formě, může se takové surové olovo přidávat ve vhodné úrovni nad nebo ve výšce vsázky. Tekuté surové olovo se může přivádět vtokovou šachticí 10, přistavěnou к boční stěně na vnější stranu nístěje šachtové pece 1 a spojenou se spodní nístějí. Přidává-li se olovo v pevném stavu, může být normálně přidáváno zavážecím zařízením ve směru šipky 11 odděleně od normální zavážecí násypky.

Při ředění surového olova v přepravní pánvi 5 je možno výhodně tuto operaci uskutečňovat tak, že se do přepravní pánve 5 přivede dávka 12 v podstatě odměděného olova dříve, než se sem vypustí surové olovo, bohaté na měď.

Struska se odebírá z předpecí ve směru šipky 13 a ve směru šipky 14 se vypouští surové olovo s vysokým obsahem mědi z předpecí 3 do přepravní pánve 5, přičemž ve směru šipky 15 se odebírá odměděné surové olovo ze stíracího kotlíku 6 odčerpáváním do vhodných licích forem nebo dal207734 šího čisticího zařízení a šipka 16 označuje směr odebírání měděné pěny odsáváním nebo jiným způsobem pro následující regeneraci a znovuzískání mědi, obvykle vyluhováním.

Rada šachtových pecí 1 pro výrobu olova je opatřena sifonovou soustavou 17 pro odebírání olova z nístěje šachtové pece 1, aby se tak odstranila potřeba zřizování předpecí 3. Tato sifonová soustava 17 je dokonce choulostivější a citlivější na problémy spojené s předčasným tvořením měděné pěny než předpecí 3 a není možné v ní dopravovat surové olovo s vysokým obsahem mědi. Aby se odstranily tyto obtíže, je možno přidávat odměděné surové olovo do šachtové pece 1 v pevné formě nad úrovní vsázky, ačkoliv je možné pravděpodobně takové surové olovo přidávat buď v pevné nebo v tekuté formě kamkoliv do šachty šachtové pece 1 nebo dokonce v tekuté formě do nístěje šachtové pece 1.

Rozumí se, že olovo může být přiváděno zpět do šachtové pece 1 s minimálním vlivem na tepelnou bilanci šachtové pece 1. Přidává-li se olovo v tuhém stavu do pecní šachty nad úrovní vsázky, zvýší se jeho teplota na normální výpustnou teplotu olova kolem 1100 °C v prostoru šachty šachtové pece 1, přičemž na toto ohřátí je potřeba množství 174,2 MJ tepla na tunu přidávaného olova. Takové množství tepla se získá spálením 0,007 tuny uhlíku (na tunu přidávaného olova). Olovo může být přidáváno v tekutém stavu, přičemž v takovém případě je množství potřebného tepla sníženo na 83,7 MJ na tunu přidávaného olova, majícího teplotu 500 °C.

Přidává-li se olovo do půdy šachtové pece 1, zvyšuje zvětšené množství olova, které musí být udržováno v nístěji šachtové pece 1, úroveň materiálu v nístěji blíže к ústí výfučny šachtové pece 1 a zvyšuje současně převádění tepla mezi plynem ve výfučně a roztaveným materiálem v nístěji, jak je uvedeno v článku „Převod tepla a materiálu v oblasti výfučny šachtové pece na tavení olova a zinku: modelové studie” M. W. Gammona, publikovaném v „Advances in extractive metallurgy”, 1977,- vydaném The Institution of Mining and Metallurgy. Z tohoto článku plyne, že převod tepla je více než dvojnásobný při zvýšení hladiny roztaveného materiálu v nístěji pece o 70 mm směrem к úrovni výfučny. Tento přídavný tepelný příkon je dostatečný pro zvýšení teploty olova na normální výpustnou teplotu.

Množství přidávaného olova, potřebného pro různé druhy vsázky pece, jsou patrny z následující tabulky:

Přirozený obsah mědi v pecním surovém olovu

Množství odměděného olova potřebného pro snížení obsahu mědi v pecním surovém olovu na:

(a) 7,5 % hmotnosti Cu (na tunu původního surového olova) (b) na 6,0 % hmotnosti Cu

Pro tuto tabulku bylo předpokládáno, že olovo· použité pro ředění surového· olova s vysokým obsahem mědi má nulový obsah mědi,

15 %	20 %	25 %	30 %
1,0 t	1,67 t	2,33 t	3,0 t
1,5 t	2,33 t	3,17 t	4,0 t
ačkliv v praxi	má odměděné olovo	nejméně

0,1 až 0,2 % hmot. mědi.

Claims (8)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob tavení oxidové vsázky, obsahující olovo a měď, v šachtové peci, při němž se roztavené surové olovo, stékající к půdě pece a obsahující nejméně 8 % hmotnostních mědi, ředí metalickým olovem s malým obsahem mědi, vyznačující se tím, že surové olovo se ředí v šachtě šachtové pece, v nístěji na půdě pece nebo v předpecí, do kterého se pecní produkty přivádějí z pece, popřípadě v přepravní pánvi, do kterého se surové olovo přivádí z předpecí.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že tuhé odměděné surové olovo se přidává do šachty šachtové pece nad úroveň vsázky zavážecím zařízením, odděleným od zavážecí násypky.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že tekuté odměděné surové olovo se přidává do pece vtokovou šachticí, umístěnou na vnější straně pece.
4. 4. Způsob podle bodu 3, vyznačující se tím, že vtoková šachtice je přistavěna к vnější straně pecní nístěje a odměděné surové olovo se jí přivádí do nístěje pece.
5. 5. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že tekuté odměděné surové olovo se přivádí do předpecí vtokovým kanálkem, kterým se přivádějí pecní produkty ze šachtové pece do předpecí.
6. 6. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že tekuté odměděné surové olovo se přivádí do předpecí vtokovou šachticí, vestavěnou do vnější strany předpecí a spojenou s ním.
7. 7. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že dávka odměděného surového olo va se přivádí do přepravní pánve dříve než surové olovo s vyšším obsahem médi, které se do přepravní pánve přivádí z předpecí.
8. 8. Způsob podle bodů 1 až 7, vyznačující se tím, že metalické olovo, kterým se ředí surové olovo s vysokým obsahem mědi, je předem odměděným surovým olovem, vytaveným ve stejné nebo v podobné šachtové peci.