PL206042B1 - Sposób odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych, zwłaszcza ze szlamów pochodzących z odpylni mokrej pieców szybowych.

Znany jest, z polskiego opisu patentowego Nr 156 564, sposób otrzymywania ołowiu w piecach obrotowo-wahadłowych polegający na tym, że do pieca wprowadza się mieszaninę zawierającą siarczkowe szlamy ołowionośne z układu odpylania gazów odlotowych z pieców szybowych w ilości 50 - 80 części wagowych, siarczanowe pyły z odpylania gazów z procesu świeżenia kamienia miedziowego w ilości 20 - 50 części wagowych, topnik w postaci bezwodnego węglanu sodu w ilości 5-10 części wagowych ogólnej ilości szlamów i pyłów, złom żelaza w ilości 10-15 części wagowych ogólnej ilości szlamów i pyłów oraz żużel konwertorowy z procesu świeżenia stopu CuPbFe w ilości do 50 części wagowych ogólnej ilości suchej mieszaniny szlamów i pyłów. Wsad przetapia się początkowo w atmosferze utleniają cej pł omieniem z nadmiarem powietrza, a nast ępnie w atmosferze oboję tnej lub słabo redukcyjnej stosując w początkowej fazie procesu ruch obrotowy a następnie ruch wahadłowy pieca. Inny, znany z polskiego opisu patentowego Nr 192 193, sposób odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych polega na tym, że przygotowuje się mieszaninę zawierającą pyły z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym, siarczkowe szlamy z odpylni mokrej pieców szybowych, pyły konwertorowe z procesu świeżenia kamienia miedziowego i koksik. Ilość pyłów z pieca elektrycznego do ilości szlamów z odpylni mokrej pieców szybowych kształtuje się w proporcji od 1:1 do 5:1. Do mieszaniny dodaje się odpadowe surowce ołowiowocynkowe, zawierające powyżej 30% Pb w ilości 5 - 25 części wagowych na 100 części wagowych mieszaniny, zbryla się i sezonuje. Dodaje się koncentrat ołowiowy o zawartości 50 - 60% Pb, w ilości 5 15 części wagowych na 100 części wagowych mieszaniny w masie suchej, oraz materiał żelazonośny.

Mieszaninę wprowadza się do pieca i poddaje się procesowi topienia i redukcji. Równocześnie, do przestrzeni gazowej części wylotowej pieca, wprowadza się tlen w ilości 0,1 - 0,3 całkowitej ilości tlenu doprowadzanego do palnika. Po pojawieniu się płynnego ołowiu zatrzymuje się dopływ tlenu i kontynuuje się ogrzewanie zawartoś ci pieca. Wyprowadza się oł ów i gę stopł ynny ż u ż el cynkono ś ny.

W drugim etapie procesu do pieca wprowadza się produkty z pierwszego etapu przetwarzania odpadów metali nieżelaznych w postaci rozdrobnionego żużla cynkonośnego oraz uprzydatnionych pyłów cynkowo-ołowiowych w ilości 10 - 25 części wagowych na 100 części wagowych żużla cynkonośnego, oraz dodaje się koksik. Proces uprzydatnienia pyłów cynkowo-ołowiowych prowadzi się tak, że pyły miesza się z węglanem sodu albo z węglanem wapnia, zbryla i sezonuje. Wprowadzone do pieca produkty ogrzewa się ciepłem wymurówki do 570 - 870 K i prowadzi się dalej proces redukcji do osiągnięcia przez wsad temperatury 1270 K. Przedstawiony sposób odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych jest skomplikowany pod względem technicznym oraz technologicznym, i nieefektywny, zwłaszcza w zastosowaniu do przetwarzania w piecach obrotowych mieszanin odpadów ołowionośnych, w których udział szlamów z pieców szybowych wynosi powyżej 50 części wagowych na 100 części wagowych mieszaniny.

Znany jest ponadto sposób przetwarzania odpadowych surowców ołowionośnych, w którym przygotowuje się mieszaninę zawierającą około 60 części wagowych szlamów z odpylni mokrej pieców szybowych, około 15 części wagowych pyłów konwertorowych z procesu świeżenia kamienia miedziowego, około 15 części wagowych pyłów z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym i około 10 części wagowych produktów wychwytywanych w ciągu odpylającym pieca z procesu przetwarzania odpadowych surowców ołowionośnych.

Do mieszaniny wprowadza się złom żelaza w ilości około 12 części wagowych ogólnej masy wsadu ołowionośnego oraz topnik w postaci węglanu sodu w ilości około 5 części wagowych ogólnej masy wsadu ołowionośnego. Przygotowany wsad wprowadza się w całości do obrotowo-wahadłowego pieca, załącza się palnik i uruchamia pełne obroty pieca. Po pojawieniu się płynnego ołowiu ruch obrotowy pieca zamienia się na ruch wahadłowy, i kontynuuje się ogrzewanie wsadu do czasu jego stopienia. Opisany sposób przetwarzania odpadowych surowców ołowionośnych jest nieefektywny z uwagi na znaczne zróżnicowanie materiałów wsadowych pod względem składu chemicznego oraz właściwości fizycznych i chemicznych. Charakteryzuje się niską wydajnością, wysokim zużyciem energii oraz dodatków technologicznych. Wadą procesu jest również niski stopień przereagowania wsadu i rozdzielenia otrzymanych produktów, co obniża uzysk ołowiu oraz utrudnia zagospodarowanie żużla sodowo-siarczkowego, który pod wpływem czynników atmosferycznych ulega rozpadowi zmieniając postać fizyczną z kawałkowej na pylistą.

PL 206 042 B1

Celem wynalazku było poprawienie efektywności odzyskiwania ołowiu i skrócenie cyklu trwania procesu.

Sposób odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych według wynalazku charakteryzuje się tym, że do mieszaniny surowców ołowionośnych dodaje się tlenkowo-siarczanowe szlamy z odpylania gazów z procesu świeżenia stopu CuPbFe, zawierające 50 - 62% Pb, w ilości 5 - 20 części wagowych na 100 części wagowych mieszaniny surowców ołowionośnych.

Jako dodatek technologiczny stosuje się mieszaninę żużla konwertorowego z procesu świeżenia kamienia miedziowego, zawierającego 1 - 10% Pb, 2 - 8% Cu, 39 - 45% Fe i 18 - 24% SiO2, i znanego żużla konwertorowego z procesu świeżenia stopu CuPbFe, o uziarnieniu poniżej 50 mm, korzystnie poniżej 10 mm, w ilości 50 - 95 części wagowych ogólnej ilości dodatków technologicznych. Ilość żużla konwertorowego z procesu świeżenia kamienia miedziowego do ilości znanego żużla konwertorowego z procesu świeżenia stopu CuPbFe kształtuje się w proporcji od 1:10 do 10:1. Zawartość żelaza do tlenku krzemu w mieszaninie żużli konwertorowych wynosi od 1:1 do 2:1.

Jako dodatek technologiczny stosuje się również krzemionkę w ilości 1 - 15 części wagowych ogólnej ilości dodatków technologicznych. Znane tlenkowe pyły z odpylania gazów z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym wprowadza się w ilości 1 - 10 części wagowych ogólnej ilości dodatków technologicznych, w przeliczeniu na Na i K. Stosunek wagowy, zawartych w tlenkowych pył ach z odpylania gazów z procesu odmiedziowania ż u ż la zawiesinowego w piecu elektrycznym, sodu i potasu do krzemionki kształtuje się w proporcji od 1:3 do 2:1. Całkowita ilość dodatków technologicznych wynosi 10 - 60 części wagowych na 100 części wagowych mieszaniny surowców ołowionośnych.

Sposób odzyskiwania ołowiu według wynalazku charakteryzuje się tym, że tlen podaje się do przestrzeni gazowej obrotowo-wahadłowego pieca po uzyskaniu przez wsad temperatury powyżej 370 K. Tlen wprowadza się pod ciśnieniem 1 - 5 atm, korzystnie 3 atm, w ilości 50 - 100 części objętościowych na 100 części objętościowych tlenu doprowadzanego palnikiem w czasie 0,5 - 1 godziny, a następnie w iloś ci 100 - 200 części obję tościowych na 100 części obję toś ciowych tlenu doprowadzanego palnikiem w czasie 1 - 3 godzin. Tlen podaje się dyszami umieszczonymi w dennicach lub w ś cianie bocznej pieca, korzystnie w dennicy palnikowej.

Zastosowanie, wprowadzanego poza palnikiem, tlenu w procesie odzyskiwania ołowiu pozwala na uzyskanie wysokiej temperatury i, przy jednocześnie zmniejszonej objętości gazów spalinowych, umożliwia skuteczne spalanie i wykorzystanie, jako źródła energii destylujących, w szerokim zakresie temperaturowym, węglowodorów w piecu i w komorze dopalania, co skraca czas trwania procesu, obniża zużycie gazu ziemnego, poprawia warunki eksploatacji urządzeń odpylających oraz skuteczność odpylania gazów, a także poprawia, jakość pyłów, które charakteryzuje wyższa zawartość cynku i wyż sza czystość.

Tlenkowo-siarczanowe szlamy z odpylania gazów z procesu świeżenia stopu CuPbFe wzbogacają mieszaninę surowców ołowionośnych w ołów i posiadają właściwości utleniające, co korzystnie wpływa na przyspieszenie reakcji chemicznych redukcji ołowiu z zawartych w siarczkowych szlamach z odpylania gazów z pieców szybowych, siarczków ołowiu, prowadząc do skrócenia czasu trwania cyklu wytopu.

Zastosowanie w opisanym procesie mieszaniny żużli konwertorowych z procesu świeżenia kamienia miedziowego i z procesu świeżenia stopu CuPbFe, w połączeniu z krzemionką oraz znanymi tlenkowymi pyłami z odpylania gazów z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym, przy zachowaniu wskazanych proporcji, powoduje obniżenie temperatury topnienia żużla z 1470 K na 1170 K, i pozwala na otrzymanie dobrze upł ynnionego, jednorodnego ż u ż la krzemianowego o niskiej zawartości ołowiu, miedzi i siarki. Żużel krzemianowy charakteryzuje wysoka trwałość i odporność na oddziaływanie czynników atmosferycznych, dzięki czemu nadaje się do zagospodarowania w budownictwie komunikacyjnym. Wprowadzenie do wsadu mieszaniny żużli konwertorowych i krzemionki, w połączeniu ze znanymi tlenkowymi pyłami z odpylania gazów z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym, pozwala na otrzymanie oddzielnego produktu w postaci stopu siarczkowego, CuFeS, co w połączeniu ze wzrostem zawartości miedzi daje produkt o wysokiej odporności na lasowanie, umoż liwiający jego przetworzenie w postać kawałkową i zagospodarowanie w piecach konwertorowych w procesie świeżenia kamienia miedziowego lub w piecach szybowych w procesie topienia koncentratów miedzi. Zawarte w żużlach konwertorowych z procesu świeżenia kamienia miedziowego i z procesu świeżenia stopu CuPbFe znaczne ilości miedzi, ołowiu

PL 206 042 B1 i arsenu odzyskuje się selektywnie odpowiednio w stopie siarczkowym CuFeS, w fazie metalicznej i w szpejzie.

Opisany sposób odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych pozwala na zwiększenie uzysku ołowiu poprzez zmniejszenie jego zawartości w żużlu i w stopie siarczkowym CuFeS, całkowite wycofanie z obiegu technologicznego ołowiu i arsenu, zawartych w żużlach konwertorowych, zwłaszcza w żużlach otrzymywanych w procesie świeżenia stopu CuPbFe.

Przykład. Przygotowuje się mieszaninę surowców ołowionośnych i dodatków technologicznych składającą się z siarczkowych szlamów z odpylni mokrej pieców szybowych zawierających 38,4% Pb, 2,9% Cu, 5,2% Zn, 2,5% As, 12,8% C, 10,3% S i 15,9% H2O, w ilości 11,0 Mg, siarczanowych pyłów z odpylania gazów z procesu śwież enia kamienia miedziowego zawierających 49,2% Pb, 0,6% Cu, 8,6% Zn, 3,1% As, 12,4% S w ilości 3,0 Mg, tlenkowych pyłów z odpylania gazów z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym zawierających 36,5% Pb, 1,5% Cu, 17,2% Zn, 0,5% As, 11,6%Na + K, w ilości 2,0 Mg, tlenkowo-siarczanowych szlamów z odpylania gazów z procesu świeżenia stopu CuPbFe zawierających 58,3% Pb, 1,5% Cu, 3,5% Zn, 4,5%As, 3,7% S, 25,2% H2O w ilości 2,0 Mg, żużla konwertorowego z procesu świeżenia kamienia miedziowego zawierającego 3,6% Pb, 3,2% Cu, 0,2% As, 40,5% Fe, 21,2% SiO2 w ilości 2,0 Mg, żużla konwertorowego z procesu świeżenia stopu CuPbFe zawierającego 23,5% Pb, 18,6% Cu, 15,2% Fe, 3,5% As w ilości 2,0 Mg, złomu żelaza w ilości 1,7 Mg, węglanu sodu w ilości 0,5 Mg i krzemionki w ilości 0,5 Mg.

Przygotowaną mieszaninę wsaduje się w jednym naboju do nagrzanego obrotowo-wahadłowego pieca płomiennego o pojemności użytecznej 11 m³ z osiowym przepływem gazów spalinowych. Zamyka się otwór załadunkowy i uruchamia pełne obroty pieca. Włącza się palnik gazowy na 50% mocy nominalnej, ze współczynnikiem nadmiaru tlenu 1,4 i rozpoczyna się proces topienia. Po uzyskaniu przez wsad temperatury 400 K zmniejsza się moc palnika do 25% mocy nominalnej i do przestrzeni gazowej pieca wprowadza się tlen dyszą umieszczoną w dennicy palnikowej. Tlen dostarcza się pod ciśnieniem 3 atm, w ilości 50 części objętościowych na 100 części objętościowych tlenu doprowadzanego palnikiem, w czasie 0,5 godziny. Przez następne 1,5 godziny tlen dostarcza się w ilości 100 części objętościowych na 100 części objętościowych tlenu doprowadzanego palnikiem. Wyłącza się dopływ tlenu, zwiększa moc palnika do 100% mocy nominalnej ze współczynnikiem nadmiaru tlenu 1,2 i ogrzewa się wsad do 1370 K, do całkowitego stopienia. Wyłącza się palnik i dokonuje się spustu ciekłych produktów.

Otrzymuje się 5,7 Mg ołowiu surowego zawierającego 98,5% Pb, 0,2% Cu i 0,5% As, 6,0 Mg żużla krzemianowo-żelazowego zawierającego 0,5% Cu, 0,9% Pb, 6,4% Zn, 25,5% Fe, 26,8% SiO2, 6,5%Na + K i 3,3% S, 4,0 Mg stopu siarczkowego CuFeS zawierającego 16,8% Cu, 6,2% Pb, 6,5% Zn, 21,4% Fe, 4,4%Na + K i 20,1% S, 0,9 Mg szpejzy zawierającej 52,8% Fe, 26,5% As, 8,3% Cu i 10,5% Pb, 2,0 Mg pył ów oł owiowo-cynkowych zawierają cych 40,2% Pb, 19,5% Zn, 4,3% S, 6,1% Cl, 4,8% As i 1,2% C. Całkowity czas trwania procesu wynosi 5 - 6 godzin.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych, w którym mieszaninę surowców ołowionośnych zawierającą siarczkowe szlamy z odpylni pieców szybowych, siarczanowe pyły z odpylania gazów z procesu świeżenia kamienia miedziowego, tlenkowe pyły z odpylania gazów z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym, oraz dodatki technologiczne w postaci żużla konwertorowego z procesu świeżenia stopu CuPbFe, złomu żelaza i węglanu sodu, wprowadza się do obrotowo-wahadłowego pieca i poddaje się procesowi topienia w atmosferze utleniającej, i redukcji, przy czym do przestrzeni gazowej pieca wprowadza się, poza palnikiem, tlen, znamienny tym, że do mieszaniny surowców ołowionośnych dodaje się tlenkowo-siarczanowe szlamy z odpylania gazów z procesu świeżenia stopu CuPbFe, zawierające 50 - 62% Pb, w ilości 5 - 20 części wagowych na 100 części wagowych mieszaniny surowców ołowionośnych, a jako dodatki technologiczne stosuje się mieszaninę żużla konwertorowego z procesu świeżenia kamienia miedziowego i znanego żużla konwertorowego z procesu świeżenia stopu CuPbFe, w której zawartość żelaza do tlenku krzemu kształtuje się w proporcji od 1:1 do 2:1, w ilości 50 - 95 części wagowych ogólnej ilości dodatków technologicznych, oraz krzemionkę w ilości 1 - 15 części wagowych ogólnej ilości dodatków technologicznych, przy czym znane tlenkowe pyły z odpylania gazów z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym wprowadza się w ilości 1 - 10 części wagowych na 100 części

   PL 206 042 B1 wagowych dodatków technologicznych w przeliczeniu na Na i K, a całkowita ilość dodatków technologicznych wynosi 10 - 60 części wagowych na 100 części wagowych mieszaniny surowców ołowionośnych.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ilość żużla konwertorowego z procesu świeżenia kamienia miedziowego do ilości znanego żużla konwertorowego z procesu świeżenia stopu CuPbFe kształtuje się w proporcji od 1:10 do 10:1, zaś uziarnienie żużli konwertorowych jest mniejsze od 50 mm, korzystnie mniejsze od 10 mm.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek wagowy, zawartych w tlenkowych pyłach z odpylania gazów z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym, sodu i potasu do krzemionki wynosi od 1:3 do 2:1.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że tlen podaje się po uzyskaniu przez wsad temperatury powyżej 370 K, pod ciśnieniem 1 - 5 atm, korzystnie 3 atm, w ilości 50 - 100 części objętościowych na 100 części objętościowych tlenu doprowadzanego palnikiem w czasie 0,5 - 1 godziny, a nastę pnie w iloś ci 100 - 200 części obję toś ciowych na 100 części obję toś ciowych tlenu doprowadzanego palnikiem w czasie 1 - 3 godzin.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że tlen podaje się dyszami umieszczonymi w ś cianie bocznej pieca lub w dennicach, korzystnie w dennicy palnikowej.