CZ298002B6 - Zpusob zpracování prachu nebo jejich smesí - Google Patents

Abstract

Zpusob zpracování prachu nebo jejich smesí, obsahujících alkálie a težké kovy, napríklad ocelárenských prachu, prachu jemných rud nebo vysokopecních prachu, se provádí tak, že se prachy privádejí na lázen nebo do lázne z tekutých kovu a tekutých oxidických strusek, nebo pod povrch v ní obsažených strusek, jejichž pH byla pred zavádením prachu upravena na hodnotu mezi 1 a 1,4, pricemž tyto prachy se pomocí dopravních plynu dmýchají do lázne nebo se jí profukují, a prchavé slouceniny težkých kovu, jako jsou oxidy Zn a/nebo Pb, se z plynné fáze odloucí a do strusek se zavádejí alkálie.

Description

Způsob zpracování prachů nebo jejich směsí

Oblast techniky

Vynález se týká zpracování prachů nebo jejich směsí obsahující alkálie a těžké kovy, například ocelárenských prachů, prachů jemných rud nebo vysokopecních prachů.

Dosavadní stav techniky

Při provádění vysokopecních a ocelářských procesů zpravidla vzniká vysoké množství prachů, jejichž zpracování je spojeno s řadou problémů. V závislosti na svém původu obsahují tyto prachy zpravidla značné množství těžkých kovů, jejichž koncentrace je však pro přímé hospodárné zpracování zpravidla příliš nízká. Zejména filtrační ocelárenský prach může obsahovat i více než 10 % hmotnostních oxidu zinečnatého a oxidu olovnatého.

Pro zpracování oxidických strusek byla již navržena řada procesů, jimiž se příslušným způsobem nastavuje nejen zásaditost těchto strusek vzhledem k možnosti jejich použití jako mlecí přísady při průmyslové výrobě cementu, ale současně se také provádí čistění a snižování množství nežádoucích složek, které by v kovové formě mohly být převedeny do kovové lázně, načež by zčásti mohly být jako sekundární prach odpadnout, popřípadě by mohly být zpětně získávány z plynné fáze. U těchto procesů, u nichž se oxidické strusky vzhledem ke svému složení mají optimalizovat pro následující technologické využití v průmyslu cementu, se přidává nebo předmýchává řada přísad nebo korekčních látek, čímž se u těchto postupů daří bezpečně odstraňovat také škodlivé látky a zejména organické znečišťující látky.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vyřešit způsob hospodárného zpracování prachů nebo jejich směsí výše uvedeného druhu a současně možnost zpracování strusek tak, aby bylo usnadněno jejich další zpracování v průmyslové výrobě cementu.

Uvedený úkol splňuje způsob zpracování prachů nebo jejich směsí obsahujících alkálie a těžké kovy, například ocelárenských prachů, prachů jemných rud nebo vysokopecních prachů, podle vynálezu, jehož podstatou je, že se prachy pneumaticky dopravují na lázeň z tekutých kovů a tekutých oxidických strusek nebo pod povrch v ní obsažených strusek, jejichž zásaditost byla před zaváděním prachu upravena na hodnotu mezi 1 a 1,4, přičemž tyto prachy se pomocí dopravních plynů dmýchají do lázně nebo se jí profukují, a prchavé sloučeniny těžkých kovů, jako jsou oxidy Zn a/neb Pb, se z plynné fáze odloučí a do strusek se zavádějí alkálie.

Tím, že se takové druhy prachu nebo odpadový prach z filtrace přidávají do lázně z tekutých kovů v prvé řadě zejména do lázně z tekutého surového železa a z tekutých oxidických strusek, se dosahuje dělení fází s velmi vysokou selektivitou, přičemž zvláště alkálie obsažené v původním prachu převážně zůstávají ve strusce a těžké kovy, jako zinek a olovo, se znovu vyskytují ve výrazně koncentrovanější formě v sekundárním prachu, takže je současně možno zredukovat celkové množství zaváděného prachu značně pod polovinu původního množství. Vedle podstatného účinku snížení množství prachu se tak řešení podle vynálezu umožňuje tvorba sekundárního prachu, jehož hospodárné další použití vzhledem k vyšší koncentraci jednotlivých složek, jejichž zpětné získání se jeví jako smysluplné, je značně ulehčeno, přičemž současné obohacení oxidických strusek alkáliemi dává odpovídajícímu produktu zlepšené vlastnosti v souvislosti s možným dalším využitím v průmyslové výrobě cementu.

-1 CZ 298002 B6

Podle vynálezu je výhodné nastavit zásaditost tekutých strusek před přidáváním prachů na hodnotu například v rozmezí 1 a 1,4. Oxidické tekuté strusky s takovou zásaditostí, které vyplavou na povrch lázně surového železa, se vyznačují zvláště vysokou selektivitou při požadovaném oddělování alkálií za současného minimálního sklonu k přijímání těžkých kovů. Současně se při tomto postupu daří snížit obsah oxidu železitého u přiváděných nebo filtračních prachů tak, že se jako vedlejší účinek jeví možnost zpětného získávání tekutého železa z těchto prachů, čímž se dále zvyšuje ekonomický přínos tohoto postupu. Vedle výrazného snížení celkového množství prachu se tak daří z oxidu železa zpětně získávat železo a současně obohacovat těžké kovy v sekundárním prachu, čímž se vytvářejí zvláště příznivé podmínky pro ekonomické zpětné získávání jednotlivých složek sekundárních prachů.

Zvláště výhodné je pneumatické přivádění prachů, přičemž je výhodné, dopravují-li se prachy pneumaticky na nebo pod hladinu kovu nebo strusky a dmýchají se pomocí dopravních plynů, zejména horkých větrem.

Taková pneumatická doprava umožňuje při zavádění prachů jejich současné homogenní promíchání s aditivy, které jednak usnadňují pneumatickou dopravu, jednak umožňují současné zavádění požadovaných složek do oxidických strusek. Zejména je také velmi výhodné, smíchají-li se prachy, které se mají zpracovat, s aditivy, například s uhlím, pískem nebo bauxitem, čímž se například při použití uhlí vedle zlepšení pneumatické dopravní schopnosti současně také dosáhne odpovídajícího redukčního potenciálu pro kontinuální oddělování kovového železa z oxidů železa obsažených v prachu. Přísada písku a bauxitu také umožňuje zlepšit schopnost pneumatické dopravy prachů, přičemž mohou přísady tohoto druhu současně sloužit pro korekci požadované cílové zásaditostí oxidických strusek a pro nastavení přísady požadovaného vyššího obsahu oxidu hlinitého ve strusce.

Způsobem podle vynálezu lze současně také bezpečně zpracovávat řadu dalších problémových látek, jako jsou zejména organicky znečištěné látky a zejména naplaveniny a kaly, přičemž jsou i v tomto případě uvedené přísady vhodné pro usnadnění pneumatické dopravy prachů tím, že bání jejich aglomeraci. Při dopravě prachů, smíšených s organicky znečištěnými látkami, se daří zcela spálit organické složky, přičemž současně může být k dispozici další redukční potenciál pro redukci oxidů železa z prachů.

Podle vynálezu je také výhodné jako kovovou lázeň použít ze surového železa, přičemž je zvláště výhodné, obsahuje-li lázeň tekuté strusky a tekuté surové železo v hmotnostním poměru 1:3 až 1:6, s výhodou 1:4.

Zavádění prachů nebo jejich směsí do konvektoru lze zvláště jednoduše provádět tak, že prachy se do konvertoru dmýchají tryskami uspořádanými v jeho dně. Po reakci, ke které dochází zejména na hranici fáze mezi struskou a kovovou lázní, je množství odpadlého sekundárního prachu výrazně nižší než je třetina původního množství, dokonce i nižší než 10 % původního množství.

Příklady provedení vynálezu

Vynález je dále podrobněji vysvětlen pomocí příkladných provedení.

V konvertoru byly z lázně sestávající z 101 tekutého surového železa vyrobeny 2 t strusky následujícího složení:

-2CZ 298002 Β6

Struska	% hmotnostní
CaO	47,9
SiO2	36,6
A12O3	7,3
MgO	2,9
TiO2	1,2
FeO	1,6
MnO	2,1
Na2O	0,1
K2O	0,2
ZnO	0
PbO	0

Součet činí 99,9 % hmotnostního. Zbytek do 100 % hmotnostních tvoří nečistoty.

Tato struska má příznivou zásaditost vhodnou pro následující využití v technologii výroby cementu a zpravidla obsahuje jen malé podíly alkálií. Pro určité požadované vlastnosti cementu, zejména z hlediska pevnosti, například zvýšení počáteční pevnosti směsí malty nebo betonu, by však byl vyšší obsah alkálií žádoucí.

Tryskami uspořádanými ve dně byla nyní do uvedené lázně dmýchána 1 t ocelárenského filtračního prachu následujícího složení:

Filtrační prach

CaO

SiO₂

A1₂O₃

MgO

TiO₂

FeO

MnO

Na₂O

K₂O

ZnO

PbO % hmotnostní

7.5

5,0

1,3

2,9

0,4

64,0

4,2

2,8

0,1

11.5

0,7

Ocelárenský filtrační prach tedy obsahoval pozoruhodné množství alkálií a těžkých kovů. Při jeho pronikání lázní docházelo k dělení fází, při kterém alkálie obsažené v původním prachu byly s vysokou selektivitou vázány ve strusce a v sekundárním prachu bylo opět možno zjistit těžké kovy - zinek a olovo jako odpovídající oxidy v koncentrované formě.

Po zpracování ocelárenských filtračních prachů měla pak struska následující směrné složení:

Konečné složení strusky	% hmotnostní
CaO	46,9
SiO2	35,4
A12O3	7,3
MgO	3,9
TiO2	1,2
FeO	1,7
MnO	2,0
Na2O	1,2
K2O	0,4
ZnO	5 ppm
PbO	< 5 ppm

-3CZ 298002 B6

V množství asi 264 kg byl získán sekundární prach následujícího složení:

Složení sekundárního filtračního prachu % hmotnostní

CaO

SiO₂

A1₂O₃

MgO

TiO₂ FeO MnO

Na₂O

K₂O

ZnO

PbO

4,2

3.1

1.2

0,1

0,2

47.8

0,4

0,2

0,4

39.8

2,6

Z porovnání složení použitého ocelárenského filtračního prachu se složením sekundárního filtračního prachu a z porovnání složení strusek vyplývá, že v sekundárním filtračním prachu lze opět zjistit K₂O v množství asi 3,2 % hmotnostního, oproti tomu 96,8 % hmotnostního obsahu K₂O použitého prachu mohlo být zjištěno ve výsledné strusce. Podobné je i rozdělení původního obsahu Na₂O, u kterého byl zjištěn podíl 4,5 % hmotnostního původní části v sekundárním filtračním prachu a 95,5 % hmotnostního ve vyrobené strusce.

Opačně se projevují hodnoty oxidu zinečnatého a olovnatého, jichž bylo opět možno zjistit v množství 99,7 až 99,9 % hmotnostního v sekundárním filtračním prachu. V závislosti na odběru celkového množství sekundárního filtračního prachu vůči celkově použitému množství ocelárenského prachu obsahuje nyní sekundární filtrační prach jen podíly těchto těžkých kovů, při jejichž obsahu je však možno považovat za účelné jejich hospodárné zpracování. Ve vyrobené strusce bylo možno zjistit jen asi 0,3 až 0,1 % hmotnostního oxidu zinečnatého, popřípadě olovnatého z použitého množství ocelářského filtračního prachu.

Claims (7)

1. Způsob zpracování prachů nebo jejich směsí obsahujících alkálie a těžké kovy, například ocelárenských prachů, prachů jemných rud nebo vysokopecních prachů, vyznačující se tím, že se prachy pneumaticky dopravují na lázeň z tekutých kovů a tekutých oxidických strusek nebo pod povrch v ní obsažených strusek, jejichž zásaditost byla před zaváděním prachu upravena na hodnotu mezi 1 a 1,4, přičemž tyto prachy se pomocí dopravních plynů dmýchají do lázně nebo sejí profukují, a prchavé sloučeniny těžkých kovů, jako jsou oxidy Zn a/nebo Pb, se z plynné fáze odloučí a do strusek se zavádějí alkálie.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se jako dopravní plyn použije horký vítr.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se dopravované prachy promíchají s aditivy, jako je uhlí, písek a/nebo bauxit.

4. Způsob podle nároků 1, 2 nebo 3,vyznačující se tím, že se stejně zpracovávají i prachy smísené s organicky znečištěnými látkami.

-4CZ 298002 B6

5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se jako kovová lázeň použije lázeň ze surového železa.

5

6. Způsob podle některého znároků 1 až 5, vyznačuj ící se tím, že kovová lázeň obsahuje tekuté strusky a tekuté surové železo v hmotnostním poměru 1:3 až 1:6, s výhodou 1:4.

7. Způsob podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se prachy nebo jejich směsi dmýchají do konvertoru tryskami uspořádanými v jeho dně.