FI71578B - Foerfarande foer framstaellning av raobly ur svavelinnehaollande oxidiska blyraovaror - Google Patents

Description

1 71578

Menetelmä raakalyijyn valmistamiseksi rikkiä sisältävistä oksidisista lyijyraaka-aineista

Keksinnön kohteena on menetelmä raakalyijyn, jonka 5 rikkipitoisuus on alle n. 2 %, valmistamiseksi rikkiä sisältävistä oksidisista lyijyraaka-aineista, jotka epäpuhtauksina sisältävät sinkkiä ja/tai muita helposti hapetettavia alkuaineita, sulattamalla uunissa, jossa sisältöä voidaan sekoittaa. Erityisesti sen kohteena on lyijypitoisten 10 välituotteiden, kuten erilaisten pölyjen, tuhkien ja kuonien, joita saadaan monimetallisten raaka-aineiden, esimerkiksi monimutkaisten sulfidirikasteiden, metallurgisessa käsittelyssä, jalostuskäsittely.

Raakalyijyä valmistetaan tavallisesti sulfidipitoi-15 sista lyijyraaka-aineista, esimerkiksi rikasteista, mutta myös sellaisista metallisista, oksidisista ja sulfaattisis-ta lyijyraaka-aineista, joita nimitetään lyijypitoisiksi välituotteiksi. Tämäntyyppiset välituotteet ovat suureksi osaksi pölytuotteita, joita erotetaan erilaisissa pölysuo-20 dattimissa, esimerkiksi letkusuodattimissa, säkkisuodatti-missa tai sähkösuodattimissa. Tällaiset välituotteet ovat yleensä hyvin monimutkaisia ja koostuvat tavallisesti suureksi osaksi metallien Pb, Cu, Ni, Bi, Cd, Sn, As, Zn ja Sb oksideista ja/tai sulfaateista. Tietyissä tapauksissa ne 25 voivat sisältää myös jalometalleja arvokkaissa määrissä. Tavallisesti ne sisältävät myös halogeeneja, kuten klooria ja fluoria. Koostumus vaihtelee laajoissa rajoissa, minkä takia ei ole mahdollista antaa koostumusta tyypilliselle ainekselle, mutta lyijypitoisuuden tulee olla yli 20 % niissä 30 tapauksissa, joissa ainesta voitaisiin käyttää lyijyn valmistukseen taloudellisella tavalla. Miten pieni lyijypitoisuus voi olla kannattavaa jalostuskäsittelyä varten riippuu luonnollisesti muiden sisältyvien metallien arvosta, ennen kaikkea tinan ja jalometallien arvosta. Mainitun tyyppisiä 35 välituotteita muodostuu suurissa määrissä ei-rauta- 2 71578 metallurgisissa prosesseissa ja ne edustavat tavallisesti huomattavia metalliarvoja,

Aikaisemmissa ruotsalaisissa patenteissa SE,B, 7317217-3 ja 7317218-1 selostetaan menetelmiä raakalyijyn 5 tai puhdistetun lyijyn valmistamiseksi alussa mainitun kaltaisesta aineksesta käyttäen yläpuhalluskiertokonvertteriä, esim. Kaldo-tyyppistä, sulatus- ja puhdistusyksikkönä. Edelleen selostetaan patenteissa SE,B, 7807357-4 ja 7807358-2 menetelmiä raakalyijyn valmistamiseksi ja puhdistamiseksi 10 mm. samantyyppisistä lyijypitoisista välituotteista, erityisesti sellaisista, joilla on suuret kupari- ja/tai arsenikki-pitoisuudet. Yhteistä näille kaikille aikaisemmille menetelmille on, että raakalyijy valmistetaan kaksivaiheisessa menetelmille on, että raakalyijy valmistetaan kaksivaiheisessa 15 menetelmässä, joka käsittää ensin lyijyraaka-aineiden sekä kuonanmuodostajien sulattamisen happi-polttoaineliekin avulla uunissa olevan aineksen pinnalla, jolloin muodostuu vähärikkinen raakalyijy ja runsaasti lyijyoksidia sisältävä kuona, jonka PbO-pitoisuus on 20-50 %, tavallisesti 35-50 %. 20 Tämän jälkeen sulatteeseen lisätään lisävaiheessa koksia tai muuta sopivaa pelkistintä ja pelkistäminen suoritetaan lämpöä tuoden ja konvertteria pyörittäen nopeudella, joka valitaan niin, että sulatteeseen aikaansaadaan voimakas pyörre. Aika kokonaista sulatussykliä varten täyttö- ja tyhjen- · 25 nysaika mukaan lukien on n. 5,5 tuntia normaalissa tuotantolaitoksessa .

Uunien, joissa voimakas sekoittuminen voidaan aikaansaada esimerkiksi uunia pyörittämällä, kuten mainituissa aikaisemmissa patenteissa selitetään, käyttö johtaa huomat-30 tavasti lisääntyneeseen sulatuskykyyn ja parantuneeseen lämpötalouteen verrattuna aikaisemmin tunnettuihin, perinnäisiin menetelmiin oksidisten lyijyraaka-aineiden jalos-tuskäsittelyä varten, esimerkiksi menetelmiin, jotka toteutetaan kuilu-uunissa. 1ieskauunissa tai hitaasti pyörivissä 35 rullauunityyppisissä uuneissa, esim. ns. "Kurztrommelofen"-uunissa, jota yleisesti käytetään tämän laatuisten lyijy- 3 71578 raaka-aineiden jalostuskäsittelyyn. Huolimatta olennaisesti parantuneesta prosessitaloudesta, joka tällöin voidaan saavuttaa, ovat käyttö- ja pääomakustannukset kuitenkin jatkuvasti niin suuret, että siirtyminen vanhoista koetelluista 5 prosesseista kustannussyistä tietyissä tapauksissa voisi olla vähemmän houkuttelevaa. Prosessitalous on ainakin kahdesta olennaisesta syystä riippuvainen sulatussyklin pituudesta, nimittäin osaksi tämän vaikutuksen johdosta uunikapasiteet-tiin eli toisin sanoen tuottavuuteen, osaksi siitä syystä, 10 että öljyn ja muiden polttoaineiden kulutus lämmitystä varten sulatuksessa ja pelkistyksessä luonnollisesti kyllä nousee prosessiaikojen pidentyessä. Siten on olemassa voimakkaasti korostettu toivomus prosessiaikojen, ts. sulatussyklin pituuden lyhentämiseksi tämän alussa selostetun menetel-15 män kilpailukyvyn edelleen parantamiseksi perinnäisiä vanhempia menetelmiä vastaan.

Eräs toinen tunnetun kaksivaihemenetelmän haitta on, että kuona pidättää niin suuret lyijyoksidipitoisuudet prosessin ensimmäisessä vaiheessa, että siitä tulee sisä-20 vuorausta syövyttävä, mikä aiheuttaa suuren tiilen kulumisen, mikä tämäkin myötävaikuttaa korkeampiin käyttökustannuksiin .

Nyt on yllättäen käynyt ilmi, että aikaa alussa mainitun kaltaisen menetelmän sulatussykliä varten voidaan huo-25 mattavasti lyhentää, samalla kun runsaasti lyijyoksidia sisältävien kuonien muodostuminen vältetään, jos tämän keksinnön menetelmän mukaisesti sulattaminen ja pelkistäminen suoritetaan samanaikaisesti ja kaksivaihemenetelmä siten muutetaan yksivaihemenetelmäksi. Menettely edellyttää täl-30 löin mm. kuonanmuodostajien lisäämistä tarkkaan eritellyn kuonan muodostamiseksi, joka sisältää suurin piirtein yhtä suuret määrät sekä SiC^ että CaO. Menetelmä on lisäksi tunnettu vaiheista, jotka käyvät ilmi asiaankuuluvista patenttivaatimuksista .

35 Jos lyijyraaka-aineet sekä kuonanmuodostajät siten lisätään uuniin yhdessä koksin tai muiden sopivien 4 71578 kiinteiden pelkistimien kanssa, voidaan saada raakalyijy, jonka rikkipitoisuus on pieni, samalla kun lyijypitoisuus kuonassa sulattamisen aikana voidaan pitää pienenä. Eräs edellytyksistä tällaista samanaikaista sulattamista ja pel-5 kistämistä varten, on että uunipanosta sekoitetaan voimakkaasti ja tasaisesti koko sulatussyklin ajan. Lisäksi on käynyt ilmi, että kuten edellä esitettiin, kuonan koostumus on ratkaiseva. Kuonanmuodostajien määrä tulee sen tähden sovittaa niin, että sinkkimäärän ja rautamäärän summaksi 10 kuonassa tulee 30-40 %, edullisesti n. 35 %, samalla kun

Si02~ ja CaO-pitoisuuksien kummankin tulee olla n. 20 % tai vähän korkeampi. Aika sulatussykliä varten voidaan keksinnön mukaisella menetelmällä lyhentää 55-65 %:iin aikaisemmin tarvitusta ajasta, mikä tuo mukanaan myös prosessin öljyn 15 tarpeen vähenemisen 30-50 %:iin siitä, mitä tarvittiin aikaisempaa kaksivaihemenetelmää varten.

Lyijyraaka-aineet, kuonan muodostajat ja pelkistimet voidaan lisätä sekoitettuna yhdeksi ainoaksi suureksi panokseksi, mutta parempana pidetään jakaa sekoitettu aines useam-20 maksi panokseksi ja lisätä jokainen panos sinänsä lämmittäen välillä panosta kohtuullisesti ennen sulattamisen aloittamista. Kuonanmuodostajiksi lisätään edullisesti kalkkia ja rau-tasilikaattipitoisia aineksia ja pelkistimenä pidetään koksin käyttöä edullisena. Pelkistimien määrä valitaan niin, 25 että ainakin kaikki ei-metallinen lyijy panoksessa pelkistyy metalliksi, mutta pelkistimien määrää voidaan lisätä, jos panoksessa olevien muiden, vaikeammin pelkistyvien metallien, esimerkiksi tinan, halutaan pelkistyvän lyijyfaa-siin.

30 Sisällön sekoittaminen uunissa voidaan suorittaa mo nilla tavoilla, esimerkiksi pneumaattisesti, mekaanisesti ja sähkö-induktiivisesti. Tapauksissa, joissa uuniyksikkönä käytetään kiinteitä reaktoreita, esimerkiksi kipattavia LD-tyyppisiä konverttereita, on pneumaattinen sekoittaminen so-35 pivin, joka aikaansaadaan johtamalla sovitettu kaasuvirta sulatteeseen puhallusputkien kautta tai muulla sopivalla 5 71578 tavalla. Toinen ehdotettu vaihtoehto on aikaansaada sekoittuminen mekaanisesti uunia pyörittämällä, jolloin uunina käytetään yläpuhalluskiertokonvertteria, esimerkiksi Kaldo-tyyppistä. Menetelmää varten sovitettu sekoittuminen aikaan-5 saadaan tällöin, jos uuni pyörii kehänopeudella, mitattuna sen sisäpinnalla, n. 0,3 - 3 m/s, edullisesti 1-2 m/s.

Panoksen sulattamiseen ja pelkistämiseen tarvittava lämmitys hoidetaan sopivasti öljy-happikaasupolttimen avulla. Öljyvirta vaihtelee sulatus- ja pelkistyssyklin aikana 10 n. 0,3:n ja 1,0:n 1/min välillä tonnia kohti panosta, jolloin pienempi luku pätee syklin alussa. On edullista suorittaa lämmitys hapettavalla liekillä, jolloin öljyn kulutuksen on osoitettu olevan ainoastaan n. 70 % siitä, mikä vaaditaan neutraalilla tai lievästi hapettavalla liekillä. Koksin ku-15 lutus voi tosin jonkin verran nousta, mutta kokonaisenergia-kustannukset pienenevät kuitenkin olennaisesti, koska kok-sikalorit ovat halvempia kuin öljykalorit. Lämmittämällä ylläpidetään sopivasti panoslämpötila 1 100-1 150°C, edullisesti n. 1 125°C sulatus- ja pelkistysprosessin aika-20 na.

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin viitaten oheisessa kuviossa esitettyyn keksinnön edullisen suoritusmuodon virtauskaavioon sekä suoritusesimerkissä edullisen suoritusmuodon käytöstä.

25 Oksidisia lyijyraaka-aineita, esimerkiksi lyijypöly- pellettejä, syötetään yhdessä kuonanmuodostajien, kuten kalkin ja rakeistetun fajaliittikuonan ja kiinteän pelkistimen, kuten koksin, kanssa uuniin. Täytön aikana uunipanosta lämmitetään öljy-happikaasupolttimella panosta hitaasti sekoit-30 taen. Kun koko panos on lisätty, sekoittamista lisätään nostamalla pyörimisnopeutta n. 0,5:stä m/s n. 3:een m/s ja kuumentamista jatketaan, niin että panos sulaa ja pelkistyy kiinteän pelkistimen läsnä ollessa vähärikkisen lyijyfaasin ja kuonafaasin muodostamiseksi.

35 Menetelmä voidaan toteuttaa niin pitkänä aikana, joka vaaditaan lyijyn aikaansaamiseksi, jonka rikkipitoisuus 6 71578 on alle 2 % ja kuonan saamiseksi, jolla on pieni lyijypitoisuus. Sen jälkeen sekoittaminen pysäytetään, niin että lyijy ja kuona saavat erottua, minkä jälkeen kuona ja lyijy poistetaan erikseen uunista.

5 Esimerkki 12,5 tonnia pellettejä, jotka olivat kuparikonvert-teripölystä peräisin olevaa oksidista-sulfaattista lyijyraa-ka-ainetta, jolla oli seuraava pääanalyysi Pb 40 %, Zn 12 %, As 3,5 %, Cu 1,15 %, S 8,0 %, Bi 0,5 % ja Sn 0,6 %, syötet-10 tiin yhdessä 1,0 tonnin kanssa hienojakoista kalkkikiveä, 2,6 tonnin kanssa rakeistettua fajaliittikuonaa (rautasili-kaattipohjaista kuonaa kuparin valmistuksesta) sekä 0,7 tonnin kanssa koksia, jonka kappalekoko oli 5-12 mm, pyörivään, Kaldo-tyyppiseen yläpuhalluskonvertteriin, jonka sisäläpi-15 mitta oli 2,5 m.

Panosta kuumennettiin öljy-happikaasupolttimella tai-kinakonsistenssiin, mihin kului 20 minuuttia laskettuna panostamisen alkamisesta. Öljyn kulutus lämmityksen aikana oli 300 1. Itse panostamisen aikana ja heti sen jälkeen kon-20 vertteria pyöritettiin nopeudella 3 r/min, mutta pyörimisnopeus nostettiin sitten 10 reen r/min. Sen jälkeen lisättiin vielä uusi panos, joka käsitti 12,5 tonnia pellettejä, yhden tonnin kalkkikiveä, 2,6 tonnia fajaliittikuonaa sekä 1,5 tonnia koksia ja kuumentamista jatkettiin pyörittäen 25 konvertteria nopeudella 10 r/min 155 minuutin ajan. Tällöin voitiin laskea pois raakalyijyä, jonka rikkipitoisuus oli 1,0 % ja kuonaa, jonka lyijypitoisuus oli 1,4 %. Kuonan lämpötila tyhjennyksessä oli 1 120°C. Kuonan pääkoostumus oli muutoin: Zn 16,5 %, Fe 18 %, As 1,4 %, Sn 1,5 %, SiC^ 20 %, 30 CaO 21 % ja MgO 1,5 %. Yhteensä koko sulatussykliin tarvittiin aikaa 180 minuuttia täyttö ja tyhjennys mukaan lukien.

Claims (10)

1. Menetelmä raakalyijyn, jonka rikkipitoisuus on alle n. 2 %, valmistamiseksi rikkiä sisältävistä oksidisis- 5 ta lyijyraaka-aineista, joissa on epäpuhtautena sinkkiä ja/tai muita helposti hapettuvia alkuaineita, sulattamalla uunissa, jossa aikaansaadaan sekoittuminen, tunnet-t u siitä, että lyijyraaka-aineet lisätään uuniin yhdessä rautaa sisältävien kuonanmuodostajien ja kiinteiden pelkis-10 timien kanssa, että lisättyjä aineksia kuumennetaan sekoittaen lyijyfaasin ja kuonafaasin muodostamiseksi, että pel-kistinmäärä valitaan niin, että ainakin koko uunin lyijy-sisältö pelkistyy lyijyksi ja että kuonanmuodostajien määrä ja koostumus valitaan niin, että saadaan loppukuona, jossa 15 läsnä olevan raudan määrän ja sinkin määrän summa on 30-40 % ja jossa SiC^rn ja CaO + MgO:n kummankin pitoisuus on 15-25 %.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lyijyraaka-aineita, kuonanmuodosta- 20 jia ja pelkistimiä lisätään useissa panoksissa välillä kohtuullisesti kuumentaen ennen sulattamisen aloittamista.

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuonanmuodostajiksi valitaan kalkkia ja rautasilikaattipitoisia aineksia, edullisesti 25 rakeistettua fajaliittikuonaa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pelkistimiksi valitaan hienojakoinen koksi, jonka osaskoko on edullisesti alle 20 mm.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetel-30 mä, tunnettu siitä, että se toteutetaan yläpuhal- lus-kiertokonvertterissa, joka on esimerkiksi Kaldo-tyyp-pinen, jolloin sekoittuminen aikaansaadaan konvertteria pyörittämällä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, t u n -35 n e t t u siitä, että uuni sulatus- ja pelkistysvaiheen aikana pyörii uunin sisäpinnan kehänopeudella n. 0,5 - 3 m/s. 8 71578

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumentaminen tapahtuu öljy-happikaasupolttimella.

7 71578

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, t u n -5 n e t t u siitä, että poltinta käytetään hapettavalla liekillä .

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuonan koostumus valitaan niin, että raudan ja sinkin summa on n. 35 %, Siesta on 10 n. 20 % ja CaO + MgO:ta on n. 24 %.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että panostuslämpötila pidetään 1 100 - 1 150°C:ssa, edullisesti n. 1 125°C:ssa. 71578