FI69105C - Saett att ur metalloxidhaltiga material utvinna ingaoende laettflyktiga metaller eller koncentrat av dessa - Google Patents

Description

1 69105

Menetelmä helposti haihtuvien metallien tai niiden rikasteiden talteensaamiseksi niitä sisältävistä metallioksidi-pitoisista aineista 5 Keksinnön kohteena on menetelmä metallioksidi-pi- toisista aineista ottaa talteen niiden sisältämiä helposti haihtuvia metalleja tai niiden rikasteita, jolloin metallioksidi-pitoinen aine yhdessä pelkistimien kanssa puhalletaan koksilla täytettyyn kuiluun tuoden samanaikai-10 sesti lämpöenergiaa, niin että ainakin osa aineen metalli-sisällöstä pelkistyy metalliksi ja eroonpelkistyneet vaikeasti haihtuvat metallit sekä kuona kerääntyvät kuilun pohjalle, josta ne lasketaan pois.

Esimerkiksi ruotsalaisesta julkiseksitulojulkaisus-15 ta 73 010 99-3 on tunnettua metallioksidi-pitoisista aineista ottaa talteen niiden sisältämä metalli puhaltamalla aine yhdessä pelkistimien kanssa koksilla täytettyyn kuiluun samalla tuoden lämpöenergiaa, jolloin ainakin osa me-tallisisällöstä pelkistyy metalliksi ja eroonpelkistynyt 20 vaikeasti haihtuva metalli tai metallit ja kuona kerääntyvät kuilun pohjalle, mistäne voidaan laskea pois.

Toistaiseksi ei kuitenkaan ole olemassa mitään teknistä menetelmää, joka tekisi mahdolliseksi esimerkiksi sinkin, lyijyn, natriumin ja kaliumin ja muiden helposti 25 haihtuvien metallien valmistamisen raaka-aineista, joissa on merkittävä raudan ja muiden vaikeasti haihtuvien metallien oksidien pitoisuus.

Tämä johtuu pääasiallisesti siitä, että ensimmäisenä eroonpelkistynyt metalli helposti haihtuvasta ryhmästä 30 kondensoituu takaisin tai hapettuu takaisin tunnetussa prosenssilaitteistossa, mikä johtaa tukkeutumisiin tai muihin hankaliin käyttöhäiriöihin. Käytännössä on siten käynyt ilmi, että ensimmäisenä eroonpelkistyneet metallit helposti haihtuvasta ryhmästä tavanoamisissa kuiluissa kon-35 densoituvat kuilun yläosassa panostusaukolla tai sen lähei- 2 69105 syydessä, mikä johtaa huomattaviin käyttöhäiriöihin. Lisäksi tapahtui tavanomaisissa kuiluissa usein esimerkiksi sinkin kevyt hapettuminen, mistä oli seurauksena ei-toivot-tu sini-fraktion muodostuminen, mikä aiheuttaa ammatti-5 miehen tunteman varsin vaikeasti hallittavan ongelman.

Nyt on yllättäen käynyt ilmi, että edellä mainitut vaikeudet ja haitat voidaan poistaa keksinnön mukaisesti ehdotetulla menetelmällä, jolle pääasiallisesti on ominaista, että eroonpelkistyneet helposti haihtuvat metallit 10 saatetaan metallihöyryjen muodossa virtaamaan ylös kuilun läpi kaasuvirran avulla, että se koksipylvään osa, jonka läpi kaasuvirta kulkee, jatkuvasti pidetään yli 1000°C:n lämpötilassa, minkä lisäksi kuilun yläosa, jossa panostus-aukko on, metallihöyryn kondensaation estämiseksi suoja-15 taan kaasuvirralta tämän lämpimän koksipylvään avulla säätämällä jatkuvasti koksipylvään tasoa.

Tällöin voitetaan se etu, että helposti haihtuvien metallihöyryjen kondensaatio tehokkaasti estyy ja nämä helposti haihtuvat metallit niinmuodoin voidaan ottaa tal-20 teen taloudellisella tavalla.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti käytetään koksitäytteenä kuilussa kuivattua koksia.

Täten on yllättävällä tavalla voitu välttää edellä mainittu sini-fraktion muodostumisilmiö.

25 Keksinnön muut erikoispiirteet käyvät ilmi oheisissa vaatimuksissa annetuista tuntomerkeistä.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheiseen piirrokseen, joka esittää keksinnön mukaisesti muodostetun laitoksen leikkausta.

30 Piirroksessa merkitään kuilua muistuttavaa reaktoria l:llä, joka on täytetty koksilla 2. Reaktorin 1 yläosassa on panostusaukko 3, joka sijaitsee itse reaktorin yläpuolella ja on järjestetty jatkuvasti täyttymään koksilla ennalta määrätylle tasolle. Tämän ennalta määrätyn täyttö-35 asteen automaattisesti saavuttamiseksi on panostusaukon 3 3 69105 kellossa 4 kaksi toisistaan välimatkan päässä sijaitsevaa tasoanturia 5 ja 6, jotka ovat yhteistoiminnassa täyttö-elimen kanssa, jota ei näy kuviossa. Reaktorin 1 yläosasta lähtee johto 7, joka on yhdistetty jäähdyttimeen 8.

5 Reaktorin 1 alaosaan päätyy osittain syöttöjohto 9 pelkistimiä varten sekä lisäsyöttöjohto 10 metallioksidi-pitoisen aineen sisäänpuhaltamista varten. Lisäksi on plasmapoltin 11 siihen kuuluvine syöttöputkineen 12. Tämän lisäksi on järjestetty poislaskulaitteet 13 ja 14 kuonaa 10 tai juoksevaa metallia varten reaktorin 1 pohjalta.

Koktitäytteenä on kuilussa erotuksena tavanomaisista laitoksista kuivattua koksia - aikaisemmin käytettiin tavallista totunnaista koksia, jonka vesipitoisuus on 6 %:iin asti.

15 Edellä kuvattu laitos toimii seuraavalla tavalla: Käsiteltäväksi tarkoitettua metallioksidi-pitoista ainetta, joka sisältää esimerkiksi raudan ja sinkin oksideja, puhalletaan reaktorin 1 reaktiovyöhykkeeseen, missä tuotu aine ja pelkistin nopeasti kuumentuvat ja reagoivat 20 muodostaen nestemäisiä ja kaasumaisia pelkistystuotteita. Nämä käsittävät osittain sulaa rautaa ja kuonaa (joka on peräisin kuonaa muodostavista aineista, jotka on lisätty tai joita on metallioksidi-pitoisessa aineessa, tai mahdollisesta tuhkasta pelkistimestä) osittain sinkkihöyryä ja 25 pelkistyskaasua, jonka koostumus riippuu käytetystä pelkistimestä.

Nestemäiset pelkistystuotteet kerääntyvät kuilun pohjalle ja voidaan sieltä laskea laskuaukkojen 13 ja 14 kautta, kun taas kaasumaiset pelkistystuotteet nousevat 30 ylös kuilun läpi nuolien A suunnassa ja poistuvat kaasujoh-don 7 kautta.

Kuilussa oleva koksi muodostaa läpäisevän pylvään, jonka läpi reaktiotuotteet kulkevat kuilun pohjalle tai yläpäähän ja koksilla on siten seuraavat tehtävät: 35 a) muodostaa suuri reaktiopinta 4 69105 b) ottaa talteen kaikki ohikulkeva hienorakeinen aine c) toimia tarvittaessa pelkistimenä ja siten taata, että pelkistävät olosuhteet vallitsevat koko kuilussa 5 d) keksinnön mukaisesti ehdotetun kuilun yläosan sekä myös panostusaukon suojaamisen vaikutuksesta koksilla estyy myös ylösnousevien metallihöyryjen kondensoituminen .

Edellä kohdassa d) annetun edellytyksen varmistami-10 seksi suoritetaan keksinnön mukaisesti koksin jatkuvaa täyttöä edellä mainitun tasosäätelijän läpi ja lisäksi koko koksipylväs pidetään n. 1000°C:n lämpötilassa ja sen yläpuolella.

Pelkistiminä voidaan edullisesti käyttää myös kaa-15 sumaisia tai nestemäisiä hiilivetyjä sekä kiinteätä hiiltä, joka voidaan syöttää joko erillisten suuttimien kautta tai yhdessä metallioksidi-pitoisen aineen kanssa tai plas-makaasun avulla.

Kuilusta poistuva reaktiokaasu johdetaan jäähdytti-20 meen 8, jossa se erottuu, ja sen sisältämät metallit kondensoituvat eroon juoksevaksi metallifaasiksi, joka voidaan laskea pois poistoaukon 15 kautta. Jäljellejäänyt kaasu, joka poistuu kohdassa 16 ja voidaan käyttää joko sisääntu-levan metallioksidi-pitoisen aineen esipelkistykseen tai 25 sitten johonkin muuhun tarkoitukseen.

Keksinnön mukaisesti ehdotetun menetelmän edelleen valaisemiseksi viitataan seuraavaan esimerkkiin.

Esimerkki

Pelkistykseen tarkoitettu metallioksidi-pitoinen 30 aine oli savukaasupölyä sähköteräsuunista ja sillä oli seuraava koostumus: 43 % Fe203

26 % ZnO

5 % PbO

35 18 % CaO

8 % Si02 5 69105

Tonnia kohti savukaasupölyä voitiin todeta seu-raava pelkistysaineen, kuonanmuodostajän ja sähköenergian kulutus: pelkistimet: 30 kg kuivattua koksia 90 kg kivihiiltä kuonanmuodostaja: 50 kg Si02 sähköenergia: 1080 kWh

Tonnia kohti lähtöainetta saatiin seuraavat tuotteet: 330 kg raakarautaa (3 % C) 200 kg sinkkiä 45 kg lyijyä 3

240 Nm reaktiokaasua, joka sisälsi 65 % CO

20 % H2 ja loput C02' H2° N2 sekä

340 kg kuonaa, joka sisälsi 50 % CaO

40 % Si02 io % ai2o3

Keksintö ei tietenkään rajoitu edellä kuvattuun suoritusesimerkkiin, vaan sitä voidaan monella tavalla muunnella jälkeentulevien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (6)

69105 6 Paten11 ivaat imuk set

1. Menetelmä helposti haihtuvien metallien tai naiden ^ rikasteiden talteenottamiseksi niitä sisältävistä metalli- oksidipitoisista aineista, jolloin metallioksidipitoinen aine yhdessä pelkistimien kanssa puhalletaan koksilla täytettyyn kuiluun tuoden samalla lämpöenergiaa, niin että ainakin osa aineen metallisisällöstä pelkistyy metalliksi ^ q ja eroonpelkistyneet vaikeasti haihtuvat metallit sekä kuona kerääntyvät kuilun pohjalle, josta ne lasketaan pois, kun taas metallihöyryjen muodossa olevat eroonpelkistetyt helposti haihtuvat metallit saatetaan virtaamaan ylöspäin kuilun läpi kaasuvirran mukana, tunnettu siitä, ^ että se osa koskipylväästä, jonka läpi kaasuvirta kulkee*, pidetään jatkuvasti yli 1000°C:n lämpötilassa, ja että kuilun yläosaan ulottuva panostusaukko sekä suurin osa kuilun yläosasta on suojattu kaasuvirralta kuilun koksitäytteellä, jota jatkuvasti pidetään tällä ei-toivottua kondensointia 2q estävällä täyttötasolla panostusaukosta tapahtuvalla säädetyllä lisäämisellä sekä että kuilun yläosasta poistuva metallihöyry johdetaan erotuslaitteeseen sen sisältämien helposti haihtuvien metallien talteenottamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n -25 n e t t u siitä, että kuilussa koksitäytteenä käytetään kuivattua koksia.

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metallihöyryn annetaan muodostaa oksidi, joka erotetaan poistuvasta kaasusta. 2Q

4. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että oksidipitoinen aine sisältää sinkkiä, joka pelkistetään ja otetaan talteen poistuvasta kaasusta.

5. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen 25 menetelmä, tunnettu siitä, että oksidipitoinen aine sisältää lyijyoksidia ja että pelkistyslämpötila sovitetaan niin, että lyijy höyrystyy ja erotetaan poistuvasta kaasusta. li 7 69105

6. Laitos käytettäväksi patenttivaatimuksen 1 mukaisessa menetelmässä helposti haihtuvien metallien tai niiden rikasteiden taiteenottamiseksi niitä sisältävistä metalli-oksidipitoisista aineista, joka laitos käsittää koksilla täytetyn reaktorin (1), jossa on kaasutiivis panostusaukko (3) koksin syöttämistä varten, elimet koksipylvään lämmittämiseksi tarvittavaan reaktiolämpötilaan sekä reaktiovyö-hykkeen aikaansaamiseksi syötetyn metallioksidipitoisen aineen pääasiallisesti nopeaa pelkistymistä varten, reaktorin (1) pohjalle sovitetut tyhjennyslaitteet (13,14) sulaa metallia ja kuonaa varten ja syöttölaitteet (9,10) metallioksidipitoisen materiaalin, pelkistimen ja plasmakaasun sisäänpuhallusta varten sekä reaktorin (1) yläosasta lähtevän poistoputken (7) reaktiokaasua varten, tunnettu siitä, että panostusaukko (3) on sijoitettu pääasiallisesti itse reaktorin (1) ulkopuolelle ja että sekä tämän reaktoriin ulottuvat osat että suurin osa ylemmästä reaktoritilas-ta on suojattu suoralta kosketukselta ylösvirtaavan kaasun kanssa koksipylvään (2) avulla, jota jatkuvasti pidetään ennalta määrätyllä täyttötasolla kahdella välimatkan päähän toisistaan sovitetulla, panostusaukon (3) kellossa sijaitsevalla tasosäätimellä (5,6). 8 Patentkrav 6910 5