CS240566B1

CS240566B1 - A method for separating a polymetallic substance by selective deposition and a method for performing the method

Info

Publication number: CS240566B1
Application number: CS839741A
Authority: CS
Inventors: Eduard Marecek; Jaroslav Langsadl; Vladimir Repcak
Original assignee: Eduard Marecek; Jaroslav Langsadl; Vladimir Repcak
Priority date: 1983-12-21
Filing date: 1983-12-21
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS974183A1

Abstract

Vynález řeší rozdružování polymetalické substance selektivním odtavováním v odvalových struskách, které jsou nataveny v elektrické peci vanového typu odporově přímým průchodem elektrického proudu. Způsob podle vynálezu se vyznačuje tím, že polymetalická substance je během ohřívání v lázni odvalových strusek podrobována současně vibraci, která je vyvozována vibrátorem vestavěným do zavážecího mechanismu pece. Selektivně odtavovaná komponenta s nižší taviči teplotou se shromažďuje odděleně od zpracovávané polymetalické substance ve spodním prostoru pece a vypouští se odpichovým otvorem.The invention solves the separation of polymetallic substances by selective melting in the waste slags, which are melted in an electric furnace of the bath type by resistive direct passage of electric current. The method according to the invention is characterized in that the polymetallic substance is simultaneously subjected to vibration during heating in the waste slag bath, which is generated by a vibrator built into the charging mechanism of the furnace. The selectively melted component with a lower melting temperature is collected separately from the processed polymetallic substance in the lower space of the furnace and is discharged through a tapping hole.

Description

Vynález se týká způsobu rozdružování polymetalické substance selektivním odtavováním a zařízení k provádění tohoto způsobu.The invention relates to a process for separating a polymetallic substance by selective melting and to an apparatus for carrying out the process.

Dosud známý způsob zpracování polymetalických materiálů, například amortizovaných elektrických strojů točivých a pod., spočívá ve zpracovávání výše uvedeného materiálu (do hmotnosti cca 25 kg) v přímém sázení do šachtových pecí. Získá se tak černá měď, která se dále zpracovává konvertorováním a rafinaci. Tento postup je nehospodárný, neboť z přítomného železa vzniká značné množství strusky, ve které se nenávratně ztrácí měď (cca 2 % hmot.). Postup neřeší zpracování rozměrnějších polymetalických materiálů (nad cca 25 kgj.The hitherto known method of processing polymetallic materials, for example amortized rotating electrical machines and the like, consists in processing the above-mentioned material (up to a weight of about 25 kg) by direct planting into shaft furnaces. This yields black copper, which is further processed by conversion and refining. This process is wasteful, since the iron present generates a considerable amount of slag in which copper is lost irreversibly (about 2% by weight). The procedure does not solve the processing of larger polymetallic materials (above about 25 kgj.

Jiný způsob spočívá v selektivním rozpouštění mědi ve čpavku s přísadou elektrolytu (NH4)2SO4 a okysličovadla s možností výroby elektrolytické katodové mědi. Rozpouštění předchází ruční demontáž, žíhání v koších při teplotě 600 až 700 °C za účelem opalování laků a organických látek, dohořívání spalin a pod. Nevýhodou amoniakálního rozpouštění je nutnost vybudování nákladního technologického komplexu, který je určen pro zpracování drobných polymetalických materiálů (do hmotnosti cca 80 až 100 kg). Katodová proudová hustota činí 650 A. ur² při účinnosti cca 85 %. Výroba katodové mědi z jedné lázně se pohybuje okolo 250 kg za dert.Another method consists in the selective dissolution of copper in ammonia with the addition of an electrolyte (NH4) 2SO4 and an oxidant capable of producing an electrolytic cathode copper. Dissolution is preceded by manual disassembly, annealing in baskets at a temperature of 600 to 700 ° C for the purpose of tanning paints and organic substances, burning off flue gases, etc. The disadvantage of ammoniacal dissolution is the necessity to build a costly technological complex, which is designed for processing small polymetallic materials (up to the weight of about 80 to 100 kg). The cathode current density is 650 A. ur ² at an efficiency of about 85%. The production of cathode copper from one bath is about 250 kg per dert.

Jiný progresivní způsob zpracování polymetalické substance spočívá v kryogenním drcení s následnou separací komponent. Kryogenní drcení je založeno na rozdílném chování různých materiálů při velmi nízkých teplotách —100 až —190 °C. Při této teplotě se některé materiály stávají křehkými a snadno drtitelnými (například ocel, umělé hmoty, guma a pod.), naopak jiné materiály, zejména barevné kovy (například měď, hliník, olovo, austen. oceli a pod.), si své fyzikálně-mechanické vlastnosti zachovávají a při drcení se chovají jako za normální teploty. Vlastní technologie pracuje převážně s kapalným dusíkem. Technologický postup dovoluje zpracovávat materiál bez škodlivých exhalací. Nevýhodou výše popisované technologie je složitost vlastního technologického zařízení, značná energetická náročnost a především pak rostoucí cena chladicího média (kapalného dusíku). Zařízení bylo vyvinuto a určeno na zpracování drobného polymetalického materiálu (s hmotností do cca 40 až 50 kg).Another progressive method of processing the polymetallic substance is by cryogenic crushing with subsequent component separation. Cryogenic crushing is based on the different behavior of different materials at very low temperatures of –100 to –190 ° C. At this temperature some materials become brittle and easily crushed (eg steel, plastics, rubber, etc.), while other materials, especially non-ferrous metals (eg copper, aluminum, lead, austenitic steel, etc.), physically -mechanical properties retain and behave as normal at crushing. The technology itself works mostly with liquid nitrogen. The technological process allows the material to be processed without harmful emissions. The disadvantage of the above-described technology is the complexity of the technological equipment itself, considerable energy intensity and above all the rising cost of the cooling medium (liquid nitrogen). The device was developed and designed for processing small polymetallic material (weighing up to about 40 to 50 kg).

V praxi nejrozšířenějším způsobem zpracování polymetalických materiálů, jako například amortizovaných elektromotorů a pod., je ruční rozebírání. Pracovní postup spočívá v demontáži — destrukci tělesa strojů (elektromotorů), odsekávání (oříznutí) čelních závitů vinutí, vypalování laků a organických látek a fyzicky namáhavém vyjímání měděného vinutí. Ruční zpracování polymetalických materiálů je z hlediska hygieny a bezpečnosti práce nevhodné, proces je málo produktivní a neekonomický.In practice, the most widespread method of processing polymetallic materials such as amortized electric motors, etc. is by hand disassembly. The process consists of dismantling - destruction of the machine body (electric motors), cutting (cutting off) winding windings, burning varnishes and organic substances and physically strenuous removal of copper winding. The manual processing of polymetallic materials is inappropriate from the point of view of hygiene and safety at work, the process is poorly productive and uneconomical.

Dále je známo Selektivní odtavování· v odvalových struskách v plynových kelímkových, případně rotačních sklopných pecích. Materiál se zaváží do pece pod hladinu roztavené strusky a po odtavení mědi se železo vyjme vyhrabávacím zařízením ze dna pece. Nevýhodou tohoto postupu je smáčení železné komponenty v odtavené mědi na dně pece, v důsledku čehož dochází k rozpouštění železa a k jeho difúzi do odtavovacího kovu.It is also known to selectively melt in heap slags in gas crucible or rotary tilting furnaces. The material is charged into the furnace below the surface of the molten slag and after the copper has melted, the iron is removed from the furnace bottom by a digger. The disadvantage of this process is the wetting of the iron component in the molten copper at the bottom of the furnace, which results in the dissolution of the iron and its diffusion into the molten metal.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob rozdružování polymetalické substance selektivním odtavováním v odvalových struskách na bázi CaO — FeO _ S1O2 podle vynálezu, jehož podstatou je, že polymetalická substance je během ohřívání pod hladinou taveniny odvalovaných strusek současně podrobována vibraci, přičemž selektivně odtavovaná komponenta s nižší taviči teplotou se shromažďuje odděleně od zpracovávané polymetalické substance.[0007] The above-mentioned drawbacks are eliminated by a method of separating the polymetallic substance by selective melting in CaO-FeO-S1O2-based waste slags according to the invention, which consists in that the polymetallic substance is simultaneously subjected to vibration during heating below the melt level collects separately from the processed polymetallic substance.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je vyznačené tím, že elektrická tavící pec vanového typu je opatřena zavážecím mechanismem, uloženým v kmitající drážce s vestavěným vibrátorem.The apparatus for carrying out the method according to the invention is characterized in that the tub-type electric melting furnace is provided with a charging mechanism arranged in an oscillating groove with a built-in vibrator.

Za těchto podmínek se měď (slitina mědi) v relativně krátkém čase odtaví od železné komponenty. Z důvodu požadavku vysoké čistoty odtavovaného kovu je materiál zakládán pod hladinu roztavené strusky tak, aby nepřišel do styku s lázní odtavované komponenty a zamezilo se rozpouštění železa v odtavovaném kovu. Roztavení odvalové strusky na bázi CaO-FeO-SiOz jako krycí lázně a především pak nositele tepelné energie, je řešeno s ohledem na elektrické vlastnosti strusky (iontová vodivost) přímým průchodem elektrického proudu struskou pomocí ponořených elektrod.Under these conditions, copper (copper alloy) melts away from the iron component in a relatively short time. Due to the requirement of high purity of the molten metal, the material is placed below the level of molten slag so as not to come into contact with the bath of the molten component and to prevent iron dissolution in the molten metal. Melting of CaO-FeO-SiOz-based waste slag as a cover bath and, in particular, a thermal energy carrier, is solved with respect to the electrical properties of the slag (ionic conductivity) by direct passage of electric current through the slag by means of submerged electrodes.

Způsob rozdružování polymetalické substance selektivním odtavováním spočívá podle vynálezu v kombinaci tepelného a mechanického působení. K intenzivnímu ohřevu zpracovávané substance se využívá tepelné kapacity roztavené odvalové strusky a přestupu tepla vedením. Polymetalická substance založená pod hladinu roztavené strusky se ohřívá na teplotu tání odtavované komponenty, která se působením vibrace a gravitace odděluje od železného základu a shromažďuje pak na dně pece. Zamezením přímého styku železa s odtavovaným kovem v tavenině odvalové strusky, která snižuje mezipovrchové napětí a působí jako antioxidační činidlo, se podle vynálezu zajistí vysoká čistota vytěženných komponent.According to the invention, the method of separating a polymetallic substance by selective melting consists in a combination of thermal and mechanical action. The heat capacity of the molten sludge slag and conduction heat transfer are used for intensive heating of the treated substance. The polymetallic substance based below the level of the molten slag is heated to the melting point of the molten component, which is separated from the iron base by vibration and gravity and then collected at the bottom of the furnace. By avoiding direct contact of the iron with the molten metal in the slag melt, which reduces the interfacial tension and acts as an antioxidant, according to the invention a high purity of the extracted components is ensured.

Selektivním odtavováním v odvalových struskách, které vznikají jako odpad při výrobě mědi, lze podle vynálezu zpracovávat polymetalické materiály na bázi mědi a železa, například amortizované elektromotory a pod. (do hmotnosti cca 400 až 500 kg] po předchozím strojním drcení a odstranění litinového (hliníkového) tělesa elektromotoru. Vytěžená měď (slitina mědi) je vzhledem k chemickému složení vhodná k přímému průmyslovému zpracování (98 až 99 procent hmot. Cu; 0,4 až 0,8 % hmot. Fe), případně k elektrolytickému zpracování.According to the invention, polymetallic materials based on copper and iron, for example amortized electric motors and the like, can be processed according to the invention by selective melting in waste slags, which are produced as waste in the production of copper. (up to approx. 400 to 500 kg) after previous grinding and removal of the cast-iron (aluminum) body of the electric motor. up to 0.8 wt.% Fe), optionally for electrolytic treatment.

Na obr. je znázorněn příklad zařízení pro selektivní odtavování polymetalické substance na bázi mědi a železa podle vynálezu v elektrické peci vanového tvaru s vyznačením působení vibrace na rozdružovaný polymetalický hmotný základ.FIG. 1 shows an example of a device for the selective deposition of a copper-iron-based polymetallic substance according to the invention in a tub-shaped electric furnace showing the effect of vibration on a fragmented polymetallic material base.

Polymetalická substance 1 je dopravována zavážecím mechanizmem 2 do prostoru odtavovací pece 3. Následuje ponoření materiálu pod hladinu roztavené strusky 4, který se posouvá po pružné oddělené kmitající drážce $ s vibrátorem 6. V této části nastává intenzívní ohřev materiálu nad teplotou tání odtavované komponenty, kdy za působení vibrace a gravitace dochází k oddělování selektivně odtavované komponenety, jejíž tavenina se shromažďuje pod vrstvou strusky v peci 7. Vibrací se proces intenziíikuje. Po selektivním odtavení určeného množství vytěžované komponenty následuje vypuštění odpichovým otvorem 8. Teplota roztavené strusky, resp. teplotní režim odtavování je řízen příkonem pece a změnou odporu lázně spouštěním — zdviháním elektrod 9 pod hladinu roztavené strusky.The polymetallic substance 1 is transported by the feeding mechanism 2 into the area of the melting furnace 3. Subsequently, the material is submerged under the surface of the molten slag 4, which is moved along a resilient, oscillating groove 8 with a vibrator 6. under the influence of vibration and gravity, the selectively melted component is separated and its melt collects under the slag layer in the furnace 7. The process is intensified by vibration. The selective melting of the specified quantity of the extracted component is followed by draining through the tap hole 8. The temperature of the molten slag or the molten slag, respectively. the melting temperature mode is controlled by the furnace power and the change in bath resistance by lowering the electrodes 9 below the level of the molten slag.

Podle uvedeného vynálezu lze selektivním odtavováním spolehlivě rozdružovat různé polymetalické substance na bázi železa a mědi, případně hliníku a jejich slitin, například amortizované elektromotory, transformátory, tlumivky, ložiskové kompozice a pod. i s použitím chloridových tavenin, například BaCh, CaCl2 NaCl, resp. jejich směsí.According to the present invention, various polymetallic substances based on iron and copper or aluminum and their alloys, such as amortized electric motors, transformers, chokes, bearing compositions and the like, can be reliably separated by selective melting. using chloride melts, for example BaCl 2, CaCl 2 NaCl, resp. mixtures thereof.

Claims

FIVE

Method for separating a polymetallic substance by selective melting in CaO-FeO-SiO 2 -based slag, characterized in that the polymetallic substance is simultaneously subjected to vibration during heating below the surface of the slag melt, wherein the selectively melted component with lower melting temperature is collected separately from the processed polymetallic substance.

Device for carrying out the method according to claim 1 with a bath-type electric melting furnace, characterized in that the charging mechanism (2) is mounted in an oscillating groove (5) with a built-in vibrator (6).