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Gosudarstvenny Proektny i Nauchno-Issledovatelsky
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Institut "Gipronikel" Leningrad, Nevsky prospekt 30 (UdSSR) Verfahren
zur Verarbeitung von zinnhaltigen Materialien Die Erfindung liegt auf dem Gebiet
des Nichteisenhüttenwesens und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Verarbeitung
von zinnhaltigen Materialien, beispielsweise zur Verarbeitung von Zinnkonzentraten
und zur Verarmung von eisenhaltigen Schlacken, die an Zinn reich sind.
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In der metallurgischen Produktion vieler Länder, die metallisches
Zinn herstellen, werden immer mehr Rohmaterialien verwendet, die neben Zinn eine
erhöhte Menge an schädlichen Begleitelexenten, besonders an Eisen, enthalten. In
diesem Zusammenhang entsteht das Problem der Entwicklung von Verfahren,
die
es ermöglichen würden, Rohstoffe ohne eine vorherige kostspielige Raffination mit
Entfernung von Begleitelementen, beispielsweise ohne Auslaugen von Konzentraten
zwecks Enteisenungy mit gleichzeitiger Steigerung der spezifischen Leistung von
Hüttenaggregaten, Senkung der Betriebskosten und unwiederbringlichen Zinnverlusten
zu verarbeiten.
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Es ist ein Verfahren zur Verarbeitung von zinnhaltigen Materialien
bekannt, das darin besteht, daß man zinnhaltige Konzentrate mit einem festen kohlenstoffhaltigen
Reduktionsmittel und einem Kalkflußmittel im voraus vermischt und den erhaltenen
Einsatz in den Elektroofen aufgibt, wo ein reduzierendes Schmelzen mit periodischem
Abstich von reduziertem metallischen Zinn je nach der Ansammlung im Elektroofen
stattfindet. Dabei wird das Schmelzen auf einem Schlackenbad mit einer Tiefe von
nicht mehr als 580 mm unter Zusatz von metallischem Silizium, mit periodischem und
vollständigem Abstich der Schlackenschmelze aus dem Ofen bei einer Temperatur der
Schlacke von 1500 bis 1600 OC und bei einem Eisenoxydulgehalt von 1,5 bis 4 % durchgeführt.
Die Beschickung des Ofens erfolgt periodisch in einzelnen Chargen (s. z. B.
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den UdSSR-Urheberschein 127 420 und das Buch "Grundlagen der Metallurgie",
Bd. 2, Moskau, 1962, S. 740-743).
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Der Hauptnachteil des bekannten Verfahrens zur Verarbeitung von zinnhaltigen
Materialien besteht darin, daß das reduzierende Elektroschmelzen von Zinnkonzentraten
auf einem niedrigen Bad im wesentlichen mit eisenfreien Schlacken (bei einem Eisenoxydulgehalt
von 1,5 bis 4 %) mit einem hohen Schmelzpunkt durchgeführt wird. Die Weiterverarbeitung
der Schlacke zu Haldenschlacke erfolgt im Elektroofen bei hohen
Temperaturen
von 1500 bis 1600 0 unter Zusatz von solchen Reagenzien wie metallischem Silizium
zwecks Entfernung des reduzierten Eisens aus dem Prozeß. Dabei werden praktisch
alle im Ausgangskonzentrat enthaltenen Begleitelemente, darunter auch Eisen, zu
Metall reduziert und in Form von reichen Zwischenprodukten (als zinnhaltiges Ferrosilizium,
Härtlinge), in denen noch eine beträchtliche Menge an Zinn enthalten bleibt, aus
dem Prozeß abgeleitet. Aus diesem Grunde wird in den Ausgangskonzentraten der Gehalt
an Begleitstoffen begrenzt, z.
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B. darf der Eisengehalt in den Konzentraten 2,5 bis 3 % nicht übersteigen.
Deswegen werden zinnhaltige Konzentrate vor dem reduzierenden Schmelzen meistens
einer Vorraffination mit Entfernung von Begleitelementen durch ein arbeitsaufwendiges
Auslaugen unterworfen.
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Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens zur Verarbeitung von
zinnhaltigen Materialien besteht darin, daß man die Beschickung des Ofens mit dem
Einsatz und dessen Schmelzen periodisch vornimmt, weil der vollständige Abstich
der Schmelze aus dem Elektroofen für die Abtrennung des metallischen Zinns von dem
Ferrosilizium und ihre nachfolgende langsame Abkühlung außerhalb des Ofens zur Trennung
von Schmelzprodukten notwendig sind.
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Bekannt ist auch ein Verfahren zur Verarbeitung von zinnhaltigen
Materialien, das darin besteht, daß man ebenfalls zinnhaltige Konzentrate mit einem
festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel und einem Kalkflußmittel im voraus vermischt
und den erhaltenen Einsatz in den Elektroofen aufgibt, wo ein reduzierendes Schmelzen
mit periodischem Abstich von reduziertem metallischen Zinn je nach seiner Ansammlung
im Ofen stattfindet, und die Zinnkonzentrate, die vorher zwecks Enteisenung ausgelaugt
worden sind, auf einem
Schlackenbad mit einer Tiefe von 580 mm bei
einem Eisenoxydulgehalt der Schlacke von nicht mehr als 4 % und einer Schlackentemperatur
beim Abstich aus dem Ofen bis 1600 oC schmilzt, die Beschickung des Elektroofens
und das Schmelzen des Einsatzes jedoch nach diesem Verfahren kontinuierlich erfolgen,
da der Ofen durch eine gekühlte Trennwand in zwei Zonen, d. h. in die Schmelzzone
für den Einsatz und in die Zone der Verarmung der Schlacke geteilt ist (s. z. B.
die Zeitschrift "Buntmetaille, Nr. 5, 1971, s. 29-32).
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Dieses bekannte Verfahren zur Verarbeitung von zinnhaltigen Materialien
ist dadurch nachteilig, daß dem reduzierenden Elektroschmelzen ebenfalls vorher
ausgelaugte Zinnkonzentrate auf einem niedrigen Bad (bis 580 mm) aus gering eisenhaltiger
Schlacke bei einer hohen Temperatur der Schlacke im Ofen von 1500 bis 1600 OC unterworfen
werden.
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Die gegenwärtig bekannten Verfahren zur Verarbeitung von zinnhaltigen
Materialien besitzen also wesentliche Nachteile. Infolge der oben erwähnten Nachteile
wird der Prozeß des reduzierenden Elektroschmelzens von einer fast vollkommenen
Reduktion des Eisens und anderer schädlicher Begleitstoffe begleitet, die in das
metallische Zinn übergehen. Dabei beobachtet man einen erheblichen Übergang von
Zinn in Umlaufprodukte, wie Härtlinge, Ferrosilizium, Sublimate. Der Zinngehalt
der Haldenschlacke übertrifft dabei 0,3 %. Die Betriebsdauer der Ofenreise ist kurz:
nicht mehr als 0,5 bis 1 Jahr.
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Die spezifische Leistung des Ofens beträgt nicht mehr als 4 Tonnen
Konzentrat pro Quadratmeter Herdfläche des Ofens in 24 Stunden bei einem spezifischen
Stromverbrauch von über 1200 Kilowattstunden für eine Tonne Konzentrat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile
der bekannten Verfahren zu beseitigen und ein Verfahren zur Verarbeitung von zinnhaltigen
Materialien zu entwickeln, das die Verarbeitung von Zinnkonzentraten und Schlacken
mit erhöhtem Gehalt an Eisen und anderen Begleitelementen ohne die Vorraffination
der Konzentrate vor dem Schmelzen in einem kontinuierlichen Durchlaufverfahren ermöglicht
und dabei die Steigerung des spezifischen Schmelzdurchsatzes des Konzentrates, die
Verminderung des Verbrauchs an Elektroenergie, Feuerfeststoffen, Reduktionsmittel
und anderen Stoffen, die Verlängerung der Ofenreise und die Herabsetzung von unwiederbringlichen
Zinnverlusten mit Schlacken, Staub u. a. gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren zur Verarbeitung
von zinnhaltigen Materialien, gemäß dem man zinnhaltige Materialien mit einem festen
kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel und mit einem Kalkflußmittel im voraus vermischt,
den erhaltenen Einsatz in einen Elektroofen aufgibt, wo dessen reduzierendes Schmelzen
auf einem Bad einer schmelzflüssigen eisenhaltigen Schlacke mit periodischem Abstich
des reduzierten metallischen Zinns je nach seiner Ansammlung im Elektroofen stattfindet,
erfindungsgemäß das reduzierende Schmelzen der zinnhaltigen Materialien bei kontinuierlicher
Beschickung der Elektrodenzone mit dem Einsatz mit einem der Reduktion des Zinns
allein entsprechenden Gehalt an festem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel und
mit einem Kalkflußmittelverbrauch entsprechend der Einstellung von 12 bis 24 Gew.%
Kalziumoxid in der Endschlacke mit einem Eisenoxydulgehalt von 30 bis 8 Gew.% durchgeführt
wird, nach dem Durchschmelzen der vorgegebenen Einsatzmenge, die durch den oberen
Spiegel des Schlackenbades bestimmt wird, ein Teil
der eisenhaltigen
Schlacke aus dem Elektroofen mit vorläufiger Zinnverarmung im Elektroofen ab gestochen
wird und die Schlacke in bekannter Weise zu Haldenschlacke weiterverarbeitet wird.
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Das vorgeschlagene Verfahren zur Verarbeitung von zinnhaltigen Materialien
ermöglicht es im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, das reduzierende Schmelzen
von zinnhaltigen Materialien im kontinuierlichen Durchlaufverfahren bei niedrigen
Temperaturen der Schmelze im Elektroofen mit selektiver Reduktion von Zinnoxiden
durchzuführen. Dieses Verfahren zur Verarbeitung von zinnhaltigen Materialien schließt
in der metallurgischen Produktion den mehrfachen Umlauf des Eisens und eines beträchtlichen
Teiles des Zinns aus, vermindert unwiederbringliche Zinnverluste, erhöht den spezifischen
Schmelzdurchsatz der zinnhaltigen Materialien um das 1,5- bis 2-fache, setzt den
spezifischen Verbrauch an Elektroenergie, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel,
chemischen Reagenzien, Feuerfeststoffen entsprechend herab und schafft günstigere
Arbeitsbedingungen.
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Es ist zweckmäßig, das reduzierende Schmelzen der nicht durch Auslaugen
enteisenten zinnhaltigen Materialien auf dem Bad der flüssigen Eisenschlacke mit
einer Tiefe von 600 bis 2000 mm bei einem minimalen Verbrauch an kohlenstoffhaltigem
Reduktionsmittel, der der stöchiometrischen Menge nahe ist, die für die Reduktion
der Zinnoxide allein notwendig ist, d. h. 200 bis 220 kg Reduktionsmittel je 1 t
Zinn im Ausgangskonzentrat, durchzuführen.
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Dadurch wird eine hohe Selektivität der Reduktion des Zinns im Elektroofen
bei minimalem Energieaufwand gewährleistet.
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Die Beschickung des Elektroofens ist kontinuierlich während des Schmelzprozesses
entsprechend dem Elektroenergieverbrauch durchzuführen und die Beschickungsgeschwindigkeit
nach der vorgegebenen Temperatur der Schmelze im Ofen und der Temperatur der Ofenabgase
zu regeln.
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Dadurch werden eine unnötige Überhitzung von Schmelzprodukten im
Elektroofen ausgeschlossen und der minimale spezifische Elektroenergieverbrauch
gewährleistet.
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Es ist zweckmäßig, nach dem Durchschmelzen der vorgegebenen Menge
an Einsatz nur einen Teil der eisenhaltigen Schlacke (40 bis 80 %) abzustechen und
zur Weiterverarbeitung zu Haldenschlacke durch Schlackenverblasen zu leiten.
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Dieses Verfahren sichert eine hohe Wärmeträgheit des Elektroofens,
verringert seinen spezifischen Elektroenergieverbrauch, steigert die Leistung des
Ofens und gewährleistet minimale Zinnverluste in den Haldenschlacken (0,1 bis 0,15
% Zinn).
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Zweckmäßig ist es auch, die im Elektroofen geschmolzene eisenhaltige
Schlacke vor dem Verblasen einer Zinnverarmung in demselben Ofen, wo das reduzierende
Schmelzen der Zinnkonzentrate stattfindet, oder in einem separaten Verarmungsofen
zu unterwerfen. Dabei ist es zweckdienlich, die schmelzflüssige eisenhaltige Schlacke
vor dem Verblasen unter einer Schicht des festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels
bei einer Schlackentemperatur von 1100 bis 1400 OC in einer extrahierenden metallischen
Phase mit einem Gewichtsverhältnis zwischen der extrahierenden Phase und der Schlacke
von 1: (2 bis 5) zu verarmen.
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Die Verarmung der im Elektroofen geschmolzenen eisenhaltigen
Schlacke,
die vor dem Schlackenverblasen durchgeführt wird, erhöht die Leistung der Verblaseanlage
um das Mehrfache und verbessert beträchtlich die technisch-wirtschaftlichen Kennziffern
des ganzen Prozesses der Verarbeitung von Zinnkonzentraten.
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Bei der Verarmung der eisenhaltigen Schlacken im Elektroofen kann
man als extrahierende metallische Phase geschmolzenes metallisches Zinn oder eine
schmelzflüssige metallische Zinn-Blei-Legierung mit einem Bleigehalt von 25 bis
70 Gew.%, einem Zinngehalt von 70 bis 25 Gew.% und bis 5 Gew.% Begleitelementen
verwenden. In diesem Falle wird der maximale Grad der Verarmung der eisenhaltigen
Schlacke im Elektroofen bei minimalen Verlusten an Buntmetallen mit der Schlacke
erreicht.
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Es ist zweckmäßiger, die Verarmung der schmelzflüssigen eisenhaltigen
Schlacke im Elektroofen in Anwesenheit von intermetallischen Reduktionsmitteln,
z. B. von Ferrosilizium vorzunehmen, die in stöchiometrischen Mengen verbraucht
werden, die für die Reduktion der Schlacke auf einen Zinngehalt der verarmten Schlacke
von 1 bis 5 Gew.% nötig sind. Dabei erfolgt die Verarmung der schmelzflüssigen Schlacken
vorzugsweise unter Rühren der Schmelze durch die Einführung von gasförmigen Produkten
der unvollständigen Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Brennstoffes mit einem Luftverbrauchskoeffizienten
von 0,8 bis 0,9 in die Schmelze und mit einem Verbrauch an gasförmigen Produkten
der unvollständigen Verbrennung des Brennstoffes von 5 bis 10 Nm3Ih je 1 t Schlacke.
Durch die Anwendung der genannten Methoden werden der Prozeß der Verarmung der schmelzflüssigen
Schlacken bedeutend beschleunigt und der Höchstgrad der Gewinnung von Buntmetallen,
insbesondere von Zinn aus den Schlacken erreicht.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des Verfahrens zur Verarbeitung
von zinnhaltigen Materialien angeführt.
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Beispiel 1 Als ein praktisches Beispiel des vorgeschlagenen Verfahrens
kann der Prozeß des Elektroschmelzens von nicht ausgelaugten Zinnkonzentraten mit
65 Gew.% Zinn und 4,5 Gew.% Eisen dienen, der folgendermaßen verwirklicht wird.
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Das Zinnkonzentrat wird mit einem festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel,
und zwar mit Koksgrus und Kalk im voraus vermischt. Den Anteil am kohlenstoffhaltigen
Reduktionsmittel im Einsatz senkt man für das Konzentrat mit der angegebenen Zusammensetzung
von 260 auf 200 kg pro Tonne des im Konzentrat enthaltenen Zinns.
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Man gibt dem Einsatz eine Menge an Kalkflußmittel entsprechend der
Gewinnung der Endschlacken mit einem Kalziumoxidgehalt von 20 Gew.% und einem Eisenoxydulgehalt
von 15 Gew.% zu. Der Ofen wird kontinuierlich (während des Schmelzens) über zentrale
Beschickungsvorrichtungen in die Elektrodenzone des Ofens beschickt. Die Geschwindigkeit
der Beschickung des Ofens, d. h. die Menge am Einsatz, womit man den Ofen in einer
Zeiteinheit beschickt, wird nach der Temperatur der Gase unter der Ofendecke automatisch
oder ferngeregelt, die man auf einem Niveau von 900 OC aufrechterhält.
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Bei Zunahme der Temperatur der Ofengase erhöht man die Geschwindigkeit
der Ofenbeschickung, und bei Abnahme der Temperatur verringert man dagegen entsprechend
die Beschickung. Nach dem Durchschmelzen der vorgegebenen Einsatzmenge und nach
dem Erreichen des vorgegebenen 1000 mm hohen Standes der Eisenschlackenschmelze
hört man mit der Ofenbeschickung zeitweilig auf. Die Eisenschlackenschmelze wird
im Elektroofen unter
einer Schicht von kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel
bei einer Temperatur von 1300 OC verarmt. Ein Teil der verarmten Schlacke mit einem
Zinngehalt von 5 bis 10 Gew.% und einem Eisenoxydulgehalt von etwa 15 Gew.% wird
aus dem Elektroofen bis zu einem Stand von 600 mm abgestochen, d. h. es werden 40
Gew.% ihrer Menge, die der Ofen enthält, abgestochen. Und so wiederholt man weiter
die Vorgänge des reduzierenden Schmelzens des Zinnkonzentrates bei Ansammlung der
Eisenschlackenschmelze im Ofen bis zum vorgegebenen Stand, die Verarmung der eisenhaltigen
Schlacke im Elektroofen und ihren teilweisen Abstich aus dem Elektroofen.
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Die aus dem Elektroofen abgestochene schmelzflüssige eisenhaltige
Schlacke kommt im Selbstfluß über eine Rinne oder wird mit Pfannen in einen Schlackenverblaseofen
zur Weiterverarbeitung dieser Schlacke zu Haldenschlacke mit einem Zinngehalt von
0,1 bis 0,15 Gew.% eingegossen.
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Das im Prozeß des reduzierenden Schmelzens der Konzentrate gewonnene
metallische Zinn wird je nach seiner Ansammlung aus dem Elektroofen in einen Aufnahmebottich
periodisch abgestochen und bis auf eine Temperatur von 800 bis 500 OC abgekühlt;
von der Oberfläche der Zinnschmelze werden eisenhältige Schlicker abgestrichen,
und das Zinn wird zur Raffination, z. B. durch Schleudern, weitergeleitet. Die eisenhaltigen
Schlicker aus dem Aufnahmebottich und der Zentrifuge werden in den Elektroofen,
wo die Konzentrate verarbeitet werden, zurückgebracht.
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Beispiel 2 Zinnkonzentrate mit einem Zinngehalt von 50 Gew.% und
einem Eisengehalt von 8 Gew.% vermischt man mit festem kohlenstoffhaltigen
Reduktionsmittel,
und zwar mit Kohle, sowie mit Kalk. Man setzt dem Einsatz die Kohlen in einer Menge
von 220 kg pro Tonne Zinn im Konzentrat zu. Der Kalk wird entsprechend der Gewinnung
der Endschlacke mit einem Kalziumoxidgehalt von 15 Gew.% und einem Eisenoxydulgehalt
von 20 Gew.
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zugesetzt. Die Beschickung der Elektrodenzone des Ofens erfolgt kontinuierlich
(während des Schmelzens). Die Geschwindigkeit der Beschickung wird nach der Temperatur
der Gase unter der Ofendecke geregelt, die auf einem Niveau von 850 0C aufrechterhalten
wird. Die kontinuierliche Beschickung und das Schmelzen des Einsatzes führt man
bis zum Erreichen des 1200 mm hohen Badstandes der Eisenschlackenschmelze im Ofen
durch. Dann wird die Schlacke mit einem Zinngehalt von etwa 15 Gew.% und einem Eisenoxydulgehalt
von 20 Gew.% bei einer Temperatur von 1150 °C aus dem Elektroofen abgestochen und
in flüssigem Zustand in einen anderen separaten Elektroofen zur Verarmung der Schlacke
eingebracht. Aus dem Verarmungselektroofen wird die verarmte Schlackenschmelze mit
einem Zinngehalt von 1 bis 3 Gew.% und einem Eisenoxydulgehalt von etwa 20 Gew.a
in eine Schlackenverblaseanlage geleitet.
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Nach dem Abstich der Schlacke aus dem Elektroofen (wo die Konzentrate
verarbeitet werden) beschickt man ihn mit solchen zinnreichen Umlaufmaterialien,
wie dem Staub aus dem elektrischen Filter, Schlicker u. a., erhöht das Schmelzbadniveau
auf 600 mm und beginnt die Beschickung des Ofens mit der nächsten Charge mit dem
Zinnkonzentrat. Und so werden die oben genannten Vorgänge des Schmelzens des Einsatzes,
des Abstiches der Schlacke u. a. weiter wiederholt.
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Das im Prozeß des reduzierenden Schmelzens der Konzentrate gewonnene
metallische Zinn wird je nach seiner Ansammlung aus dem Ofen abgestochen und in
der Weise, wie es im
Beispiel 1 beschrieben worden ist, verarbeitet.
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Beispiel 3 Im Prozeß des reduzierenden Schmelzens von Zinnkonzentraten
gemäß dem Beispiel 2 sammelt man im Elektroofen schmelzflüssige eisenhaltige Schlacken,
die an Zinn reich sind, z. B.
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mit einem Zinngehalt von etwa 15 Gew.% und einem Eisenoxydulgehalt
von 20 Gew.% in einer Menge von 10 t (je nach der Herdfläche des Elektroofens) an
und verarmt die Schlacken in demselben Elektroofen, wo das Konzentrat geschmolzen
wurde, folgendermaßen.
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Auf das Bad der Eisenschlackenschmelze wird in den Elektroofen ein
festes kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel, nämlich Koksgrus, in einer Menge aufgegeben,
die in der Verarmungsperiode für die Bildung und Aufrechterhaltung einer Schicht
von Koksgrus mit einer Dicke von etwa 150 mm auf der Oberfläche der Eisenschlackenschmelze
(einschließlich des Reduktionsmittels, das im Ofen nach dem Schmelzen der Konzentrate
erhalten blieb) notwendig ist. Man läßt im Elektroofen nach dem reduzierenden Schmelzen
der Konzentrate neben der schmelzflüssigen eisenhaltigen Schlacke auch metallisches
Zinn in einer Menge von 2 t (das überflüssige Zinn wird vorher aus dem Ofen abgestochen),
was ein Gewichtsverhältnis von 1:5 zwischen der extrahierenden Phase und der Schlacke
bildet.
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Die Schmelze erhitzt man im Elektroofen auf eine Temperatur von 1200
oC und setzt ihr ein intermetallisches Reduktionsmittel, und zwar Ferrosilizium,
mit einer Korngröße von 15 mm und einem Siliziumgehalt von 77 Gew.% in einer Menge
von 1 Gew.% des Gewichts der Schlacke, d. h. 100 kg, zu.
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Gleichzeitig mit dem Zusetzen des Ferrosiliziums zu der Schmelze
wird die Eisenschlackenschmelze durch Einblasen von Verbrennungsprodukten des Erdgases
von oben (über eine Tauchwindform) mit einem Luftverbrauchskoeffizienten von 0,9
und einem absoluten Verbrauch der Verbrennungsprodukte von 5 Nm3/h je 1 t der zu
verarmenden schmelzflüssigen eisenhaltigen Schlacke vermischt. Die Vermischung des
Schmelzbades und dessen Erhitzung im Elektroofen (auf 1200 OC) werden so lange durchgeführt,
bis der Zinngehalt in der verarmten schmelzflüssigen eisenhaltigen Schlacke etwa
3 Gew.% erreicht. Der Abschluß der Verarmung wurde mit Hilfe einer radiometrischen
Schnellanalyse von Schlackenproben kontrolliert, die dem Ofen zwecks Bestimmung
des Zinngehaltes entnommen wurden; dabei wurde der vorgegebene Zinngehalt von 3
Gew.% in der verarmten eisenhaltigen Schlacke im Laufe von 30 Minuten erreicht.
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Nach Abschluß der Verarmung wird die eisenhaltige Schlacke mit einem
Zinngehalt von 3 Gew.% und mit einem Eisenoxydulgehalt von etwa 20 Gew.% aus dem
Elektroofen abgestochen und in flüssigem Zustand in einen Schlackenverblaseofen
für ihre Weiterverarbeitung zu Haldenschlacke (mit einem Zinngehalt von 0,1 bis
0,15 Gew.%) nach bekannten Verfahren geleitet.
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Ferner wird im Elektroofen eine neue Menge der reichen Schlacke aus
Konzentraten geschmolzen, und der Verarmungsprozeß wird mehrmals wiederholt.
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Nach dem Abschluß der Verarmung wird das Metall aus dem Elektroofen
abgestochen und zur Raffination zwecks Entfernung von Verunreinigungen, z. B. durch
Schleudern, geleitet.
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Die dabei erhaltenen eisenhaltigen Schlicker werden in den Elektroofen
eingebracht, in dem man das darin enthaltene Eisen und andere Metalle als intermetallische
Reduktionsmittel für
das Zinn verwendet. Das Rohzinn wurde nach
bekannten Verfahren zum Sortenzinn verarbeitet.
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Beispiel 4 In diesem Fall wird die Verarmung von an Zinn reichen,
schmelzflüssigen eisenhaltigen Schlacken im Unterschied zu den oben genannten Beispielen
in einer extrahierenden metallischen Phase, die außer Zinn eine bedeutende Menge
an Blei enthält, folgendermaßen durchgeführt.
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Im Elektroofen wird eine metallische Zinn-Blei-Legierung aus 65 Gew.%
Blei und 35 Gew.% Zinn in einer Menge von 5 t geschmolzen. Aus einem anderen Ofen,
wo zinnhaltige Materialien geschmolzen werden, wird in den Verarmungsofen die zinnreiche
schmelz flüssige eisenhaltige Schlacke in einer Menge von 10 t mit einem Zinngehalt
von 15 Gew.% und einem Eisenoxydulgehalt von 20 Gew.% aufgegeben, so daß zwischen
der extrahierenden Phase und der Schlacke ein Gewichtsverhältnis von 1:2 vorliegt.
Dem Elektroofen führt man Strom zu, und man erhitzt die Schmelze bis auf eine Temperatur
von 1200 00.
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In die Schmelze werden zugleich 200 kg Ferrosilizium mit einem Siliziumgehalt
von 77 Gew.% aufgegeben. Dabei wird die Schmelze durch Verbrennungsprodukte des
Erdgases bei einem Luftverbrauchskoeffizient a = 0,8 und bei absolutem Verbrauch
an Verbrennungsprodukten von 7 Nm3/h je 1 t Schlacke gerührt.
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Nach 30 Minuten der Behandlung der schmelzflüssigen eisenhaltigen
Schlacke in der extrahierenden Zinn-Blei-Phase wird der Zinngehalt in der verarmten
Schlacke bis zu 1 % mit einem Eisenoxydulgehalt von 20 Gew.% herabgesetzt.
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Die verarmte Schlacke wird aus dem Elektroofen abgestochen
und
in die Schlackenverblaseanlage gebracht. Ein Teil der Zinn-Blei-Schmelze in einer
Menge von 2,5 t wird nachher abgestochen und in Pfannen oder Becher vergossen. Dann
wird der Elektroofen mit einer neuen Charge der Zinn-Blei-Schmelze in einer Menge
von 2,5 t mit 65 Gew.% Blei und 35 Gew.% Zinn beschickt; die nächsten 10 t der zinnreichen
schmelzflüssigen eisenhaltigen Ausgangsschlacke werden aufgegeben, und der Prozeß
der Schlackenverarmung wird im Elektroofen wiederholt.
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Die metallische Rohschmelze, die aus dem Elektroofen abgestochen
wurde, wird in Pfannen oder Bechern gekühlt, und eisenhaltige Schlicker oder Härtlinge
werden abgestrichen, die man dann als intermetallische Reduktionsmittel während
des nächsten Prozesses der Schlackenverarmung in den Elektroofen aufgibt. Die Zinn-Blei-Schmelze
verwendet man nach ihrer Raffination mit Abscheidung von schädlichen Begleitelementen
für die Herstellung von Lötzinn oder anderen Zinn-Blei-Erzeugnissen.
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Die folgende Tabelle enthält als Beispiel Ergebnisse von unter Betriebsverhältnissen
durchgeführten Prüfungen des vorgeschlagenen Verfahrens zur Verarbeitung von zinnhaltigen
Materialien.
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Aufgrund der Prüfergebnisse wird der wirtschaftliche Effekt infolge
der Einführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in die Produktion nicht weniger
als 50 000 Rubel für jeweils 1000 kVA der Leistung der Elektroöfen betragen, die
für das reduzierende Schmelzen der Zinnkonzentrate zu eisenhaltigen Schlacken gebraucht
werden.
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TABELLE Prüfergebnisse von unter Betriebsverhältnissen durchgeführten
Schmelzen von Zinnkonzentraten in einem Elektroofen von 1400 kVA Technische Daten
nach dem bekann- nach dem er- Bemerten Elektro- findungsge- kunschmelzver- mäßen
Elektro- gen fahren schmelzverfahren Leistung des Ofens, kVA 1400 1400 Herdfläche,
m2 6,74 6,74 Gehalt im Konzentrat, Gew.% an Zinn 65 65 an Eisen 2,0 4,5 Verbrauch
an Koksgrus als Reduktionsmittel, kg je t Zinn im Kon- 250 bis 260 200 bis 220 zentrat
Kalkverbrauch, kg je t Konzentrat 90 70 Verbrauch an Ferrosilizium Si-75, kg je
t Eisen im Konzentrat 600 0 Gehalt in der Schlacke, x) bis 5,0x) x) Zinnge-Gew.%
an Zinn 0,35 3,5 bis 5,0 halt der an Eisenoxydul 2,4 15 Haldenschlacke nach Verblasen
0,1 % Eisenentzug in die Schlacke, % weniger als 20 93,5
Technische
Daten nach dem bekann- nach dem er- Bemerten Elektro- findungsge- kunschmelzver-
mäßen Elektro- gen fahren schmelzverfahren Zinngewinnung, % a) in Rohzinn 90,6 92,5
b) in Staub 8,0 6,4 (einschl.
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Sublimate nach Verblasen) c) in der Haldenschlacke 0,16 0,1 (nach
Verblasen) d) im Ferrosilizium 0,30 e) unvollendete Produktion (Zinn im Herd) 1,0
1,0 u. a.
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Schlackentemperatur (schwarze), oC 1500 bis 1600 1250 Elektroenergieverbrauch,
kWh je t Konzentrat 1200 bis 1300 820 Leistung des Ofens, t von Trockenkonzentrat
in 24 Stunden je m2 der Herd- 3>5 6>7 fläche Der im Beispiel der Tabelle angegebene
wirtschaftliche Effekt wird dadurch erreicht, daß im vorgeschlagenen Verfahren das
reduzierende Schmelzen von nicht durch Auslaugen enteisenten
Zinnkonzentraten
bei einem geringeren Verbrauch an festem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel (200
bis 220 kg je t Zinn im Konzentrat anstatt 250 bis 260 kg im bekannten Verfahren),
bei einem geringeren Verbrauch an Kalk und Ferrosilizium, bei niedrigeren Temperaturen
der schmelz flüssigen eisenhaltigen Schlacke im Elektroofen (1250 OC im vorgeschlagenen
Verfahren anstatt 1500 bis 1600 °C im bekannten Verfahren) und auf dem Bad der schmelzflüssigen
eisenhaltigen Schlacke mit einem Eisenoxydulgehalt von 15 Gew.% anstatt 2,4 Gew.%
im bekannten Verfahren mit kontinuierlichem Einbringen des Einsatzes in die Schmelze
(während ihres Schmelzens) durchgeführt wird. Im Ergebnis stieg im erfindungsgemäßen
Verfahren der spezifische Schmelzdurchsatz der Zinnkonzentrate von 3,5 t auf 6,7
t Trockenkonzentrat in 24 Stunden je m2 der Herdfläche des Elektroofens.
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Der spezifische Elektroenergieverbrauch verminderte sich von 1200
bis 1300 kWh auf 820 kWh je t Zinnkonzentrat. Die direkte Gewinnung von Zinn aus
dem Konzentrat als Rohzinn erhöhte sich von 90,6 auf 92,5 % durch die Verringerung
des Zinnaustrags in den Umlaufstaub und in zinnhaltiges Ferrosilizium, Die unwiederbringlichen
Zinnverluste mit der Haldenschlacke sanken von 0,35 Gew.% des Zinngehaltes in der
Haldenschlacke im bekannten Verfahren auf 0,10 Gew.R im erfindungsgemäßen Verfahren
(nach dem Verblasen der schmelzflüssigen eisenhaltigen Schlacke). Die direkte Eisenüberführung
aus dem Konzentrat in die Haldenschlacke betrug 93,5 % anstatt 20 % und weniger
im bekannten Verfahren.