CS212727B2 - Method of recovering non-volatile metals from dusty charge materials containing metal oxides,especially chromium oxides - Google Patents

Description

Způsobem podle vynálezu se řeší hutnické zpracování kovových rud, zejména železných rud.

Vynález umožňuje získávat netěkavé kovy z prachovitého vsázkového materiálu bez dosud obvyklé předběžné redukce, přičemž vsázkovým materiálem bývají prachovité látky odlučované pomocí filtrů nebo podobných zařízení z odpadních plynů při rafinaci kovových taveb.

Podstata způsobu zpětného získávání netěkavých kovů podle vynálezu spočívá v tom, že redukční zóna ve vytápěném reaktoru je vytvořena a udržována pomocí nejméně jednoho plazmového hořáku uspořádaného na dolní části reaktoru, přičemž prachovitý vsázkový materiál, foukaný do oblasti plazmového hořáku, popřípadě plazmových hořáků, se okamžitě redukuje a taví.

Vynález, se týká způsobu: zpětného . získávání netěkavých kovů z pračhovitého· vsázkového materiálu obsahujícího· kysličníky kovů, zejména kysličníky chrómu, ve . vytápěném reaktoru, který je plněn pevným redukčním činidlem, přičemž vsázkový materiálse zafoukává nosným plynem do dolní části reaktoru a vede se redukční zónou v dolní části reaktoru, zatímco· roztavený kov se odvádí dole z reaktoru.

Známý způsob je vhodný pro hutnické zpracování kovových rud, zejména železných rud. Tyto rudy je třeba zafoukávat do reaktoru jemnozrně upravené a předběžně redukované, přičemž se v redukční zóně redukují a roztavují. Reaktorem je šachtová pec. Foukání se provádí pomocí trysek, do nichž se současně přivádí kyslík a plynné uhlovodíky, které tak pracují jako hořáky. Předběžná redukce je nákladná, neboť se musí provádět ve zvláštním zařízení, například ve vířivém loži, a to jednostupňově nebo několikastupňové. Zpětné získávání netěkavých kovů z prachovitých látek, které se vyskytují zejména pří čistění příslušných odpadních plynů pomocí elektrofiltrů, není možné známými způsoby. Takové prachovité látky lze sotva redukovat nebo pouze· s velkým nákladem, například se odvádějí z vířivého· lože.

Na druhé straně se při rafinaci kovových taveb známými způsoby vyskytují v pozoruhodném rozsahu kysličníky kovů v podobě takových prachovitých látek. Pouze v severských 'evropských zemích tímto způsobem vzniká ročně zhruba 50 000 až 60 000 tun. Podle druhu rafinačního pochodu obsahují tyto prachovité látky ve značné míře kysličníky chrómu. Se zřetelem na obtěžování životního prostředí byly tyto prachovité látky velkým problémem, i když se z odpadních plynů odstraňovaly, protože unášejí podstatná množství těžkých kovů a také jedovaté sloučeniny chrómu. Dosud se zmíněné prachovité látky ukládaly jako odpad na haldy, protože nebyly známy žádné technicky a ekonomicky vhodné způsoby pro úpravu a zpětné získávání kovů.

Vynález má za úkol získávat netěkavé kovy s použitím známých způsobů z prachovitého vsázkového materiálu bez předběžné redukce. Přitom jde u vsázkového materiálu obzvlášť o prachovité látky, které se odlučují z odpadních plynů při rafinaci kovových taveb pomocí filtrů na odpadní plyny nebo pomocí podobných zařízení.

Podstata způsobu zpětného získávání netěkavých kovů z praehovitého vsázkového materiálu obsahujícího kysličníky kovů, zejména kysličníky chrómu, spočívá podle vynálezu v tom, že redukční zóna v dolní části reaktoru je vytvořena a udržována pomocí nejméně jednoho plazmového hořáku uspořádaného na dolní části reaktoru, přičemž prachovitý vsázkový materiál, foukaný do oblasti plazmového· hořáku, popřípadě plazmových hořáků, se okamžitě redukuje a taví. Plazmovým hořákem je označován obloukový tryskový plazmový hořák, z něhož vy4 stupuje plazmový paprsek o vysoké teplotě, přičemž do· plazmového paprsku lze foukat prachovitý materiál.

Roztavený kov je třeba udržovat v reaktoru na teplotě 1 500 až 1650^OC. K prachovitému vsázkovému materiálu se dodatečně přiměšuje uhlík nebo uhlovodíky, popřípadě struskotvorné přísady.

Prachovitý vsázkový materiál se zafoukává do redukční zóny reaktoru pomocí reakčního plynu odváděného z reaktoru. Reakční plyn odváděný z reaktoru· se přivádí do plazmového hořáku jako reakční plyn.

Způsobem podle vynálezu lze poprvé zpracovávat odpadní prach za ekonomicky přijatelných podmínek. Vynálezem se tak řeší nejen problémy životního· prostředí, které jsou vyvolány skladováním jedovatých odpadů, nýbrž současně je možné vracet dalšímu využití v odpadním plynu obsažené kovy, zejména chróm, nikl a molybden.

Podstata vynálezu je podrobněji vysvětlena na zařízení k · provádění způsobu podle vynálezu, které je schematicky znázorněno na výkresu.

Šachtová pec nebo reaktor 1 jsou plynotěsným kychtovým uzávěrem zaváženy pevným redukčním činidlem, zejména koksem. Teplota v reaktoru 1 je řízena pomocí jednoho nebo· několika plazmových hořáků 3.

Prach, který má být zpracováván, tudíž prachovitý vsázkový materiál, se zafoukává do dolní části reaktoru 1 bezprostředně před plazmové hořáky 3 pomocí nosného· plynu potrubím 4. Plazmové hořáky 3 jsou připojeny k napájecímu potrubí 5 pro dopravní médium či plazmový plyn, který je zdrojem tepelné energie.

Část plynu vyrobeného v reaktoru 1 se zachycuje a používá jako nosný plyn, popřípadě jako plazmový plyn. Tento reakční plyn vystupuje z reaktoru 1 výpustným potrubím 6 a je dále veden tepelným výměníkem 7, aby se seřídila jeho teplota. V daném- případě se zhruba 20; % reakčního plynu, proudícího tepelným výměníkem 7, odvádí jako nosný plyn a plazmový plyn přes plynovou čističku 8, navazující dmýchadlo a popřípadě přes kompresor 9 znovu zpět do oběhu. Obývajících 80· %· reakčního plynu, který opouští · tepelný · výměník 7 a obsahuje kysličník uhelnatý a vodík, může být použit · pro jiné účely, zejména k 'výrobě· · elektřiny.

Potrubí 4 pro nosný plyn je uspořádáno tak, že spolupracuje se· zavážecím zařízením 10, které je ovládáno zejména pneumaticky a je připojeno k zavážecímu žlabu 11, navazujícímu na tři zásobníky 12, 13, 14 s prachovitým· vsázkovým materiálem, uhelným prachem a struskotvornými přísadami.

Jakmile se· prach zafouká do· reaktoru 1, pak se tam v podstatě okamžitě redukuje a v dolní části reaktoru 1 dochází k tavení. Tavenina klesá ke dnu reaktoru 1, odkud se odpichovým kanálem 15 odpichuje, přičemž se struska odvádí kontinuálně nebo přetržitě odpichovým kanálem 16.

Podle vynálezu lze žádoucí teplotu v redukční zóně reaktoru 1, ležící mezi 1 500 až 1 600 °C, snadno udržovat pomocí plazmového· hořáku. Reaktor 1 a koksové lože . 17 mohou být dimenzovány v tomto· případě tak, aby vsázkový materiál obsahující kysličníky kovů byl zadržován v dolní části horkého koksového lože 17 a aby plyn vystupující z reaktoru 1 byl vytvořen ze směsi kysličníku uhelnatého a vodíku.

Další vysvětlení způsobu podle vynálezu je zřejmé z následujícího číselného příkladu:

Příklad tuna filtračního prachu obsahujícího kysličníky kovů, zejména kysličníky chrómu, byla seškrabána se stěn · filtrů pro odpadní plyny při výrobě nerezavějící oceli a shromažďována. Původní velikost prachových čás teček byla 2 až 6 μη· a prach měl toto složení: 1^!3 % ΟΓ2Ο.3, 3'8 θ/o FeáOs, 6 '% , Ni a 1,2 % Μ0Ό3. Zbytek tvořila struska jako Ca,O, S1O2 a podobně. Tento prach byl smísen se 320 kg uhelného prachu a 12 kg SiOž jako struskotvornou přísadou a směs byla pak kontinuálně foukána do· redukční zóny reaktoru. Spotřeba energie pro udržení teploty asi na 1 550 °C v reakční zóně byla zhruba 2 600 kWh, přičemž uvedené teploty . se dosahovalo pomocí jednoho plazmového hořáku.

Bylo získáno 475 kg surového železa s obsahem 21 % chrómu, 11 · % niklu a 2,3 % molybdenu. Kromě toho bylo vyrobeno 620 Nm³ reakčního plynu s obsahem 70 ·% CO, 20 % H? a 10 % směsi dusíku, kysličníku uhelnatého a vody.

Tepelná hodnota reakčního plynu byla asi 2 700 kcal/Nm³.

Claims (6)

1. Způsob zpětného získávání netěkavých kovů z prachovitého vsázkového materiálu obsahujícího kysličníky kovů, zejména kysličníky chrómu, ve vytápěném reaktoru, který je plněn redukčním činidlem, přičemž vsázkový materiál se zafoukává nosným plynem do dolní části reaktoru a vede se redukční zónou v dolní části reaktoru, zatímco· roztavený kov se odvádí dole z reaktoru, vyznačený tím, že redukční zóna· je vytvořena a udržována pomocí nejméně jednoho plazmového hořáku uspořádaného na dolní části reaktoru, přičemž prachovitý vsázkový materiál, foukaný do oblasti plazmového hořáku, popřípadě plazmových hořáků, se 0kamžitě redukuje a taví.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že roztavený produkt je v reaktoru udržován na teplotě 1 500· až 1 650 °C.

3. Způsob podle bodu 1 nebo 2, vyznačený tím, že prachovitému vsázkovému materiálu se dodatečně přiměšuje uhlík nebo uhlovodíky.

4. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, že prachovitému vsázkovému materiálu se dodatečně přiměšuje struskotvorná · přísada.

5. Způsob podle bodů 1 až 4, vyznačený tím, že prachovitý vsázkový materiál se fouká do redukční zóny pomocí reakčního plynu odváděného z reaktoru.

6. Způsob podle bodů 1 až 5, vyznačený tím, že reakční plyn odváděný z reaktoru se přivádí do plazmového hořáku jako· reakční plyn.