PL224073B1 - Sposób przerobu cynkonośnych pyłów stalowniczych w kierunku otrzymywania koncentratów cynku i koncentratów ołowiu - Google Patents

Sposób przerobu cynkonośnych pyłów stalowniczych w kierunku otrzymywania koncentratów cynku i koncentratów ołowiu

Info

Publication number
PL224073B1
PL224073B1 PL400196A PL40019612A PL224073B1 PL 224073 B1 PL224073 B1 PL 224073B1 PL 400196 A PL400196 A PL 400196A PL 40019612 A PL40019612 A PL 40019612A PL 224073 B1 PL224073 B1 PL 224073B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
lead
zinc
concentrates
steel
dust
Prior art date
Application number
PL400196A
Other languages
English (en)
Other versions
PL400196A1 (pl
Inventor
Danuta Krupka
Jerzy Czekaj
Jan Galicki
Jacek Jakubowski
Original Assignee
Bolesław Recycling Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Politechnika Śląska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bolesław Recycling Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością, Politechnika Śląska filed Critical Bolesław Recycling Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority to PL400196A priority Critical patent/PL224073B1/pl
Publication of PL400196A1 publication Critical patent/PL400196A1/pl
Publication of PL224073B1 publication Critical patent/PL224073B1/pl

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób przerobu pyłów stalowniczych EAFD w kierunku otrzymywania koncentratów cynku i koncentratów ołowiu.
Pyły stalownicze określane skrótem EAFD (z angielskiego „Electric Arc Furnace Dust”) pochodzą z odpylania gazów w procesie przetopu złomu stalowego w piecach elektrycznych. W ostatnich latach masa tych pyłów ciągle zwiększa się, zarówno z powodu wzrostu masy złomu stalowego we wsadzie do pieców elektrycznych, jak i z powodu usprawnienia urządzeń odpylających w stalowniach. Ocenia się, że masa EAFD kształtuje się na poziomie 10-15 kg na jedną tonę wyprodukowanej stali. Utylizacja pyłów EAFD jest aktualnym problemem gospodarczym (ekonomicznym i ekologicznym) o wymiarze światowym, co wynika z rozwoju produkcji blach stalowych ocynkowanych oraz lakierowanych, przeznaczonych przede wszystkim do wykonywania karoserii samochodowych, konstrukcji stalowych i sprzętu gospodarstwa domowego. Szybki wzrost produkcji i zużycia tego typu blach powoduje zwiększenie masy cynku i ołowiu wprowadzanej ze złomem stalowym do przerobu w piecach elektrycznych. Z tych samych powodów wzrasta w pyłach stalowniczych zawartość halogenków (Cl, F), które są składnikami topników oraz związków chemicznych wchodzących w skład powłok antykorozyjnych (nanoszonych na powierzchnie blach ocynkowanych).
Średni skład chemiczny pyłów EAFD jest następujący: Zn 15-32%, Pb 2-6%, Fe 20-25%, Cl 1-8%, F 0,2-04%.
Typowy skład chemiczny pyłów EAFD pochodzących z wybranych krajowych elektrostalowni przedstawiony jest w poniższej tabeli.
Zn % Pb % Φ sp 1 1 θ'- Cl % F % CaO % SiO2 %
A 24,2 2,15 25,2 2,69 0,246 11,3 5,70
B 28,5 3,19 20,3 3,33 0,240 4,98 4,08
C 23,9 3,60 27,7 2,42 0,245 - -
D 32,5 3,79 22,5 4,86 0,301 4,55 4,97
Metody przerobu pyłów stalowniczych znajdują się obecnie w stadium rozwoju i doskonalenia. Ogólnie można je podzielić na pirometalurgiczne i hydrometalurgiczne. W grupie metod pirometalurgicznych największe znaczenie praktyczne na świecie ma przerób pyłów stalowniczych w piecach przewałowych.
Proces przewałowy polega na pirometalurgicznym wzbogacaniu utlenionych surowców cynku, w tym różnorodnych surowców wtórnych jak pyły metalurgiczne, szlamy cynkowo-żelazowe, zgary z ocynkowni itp. W procesie tym cynkonośny wsad zmieszany z koksikiem - reduktorem doprowadza się do pochylonego obrotowego pieca cylindrycznego i zsypuje w dół po jego ściankach, przy czym wsad napotyka po drodze coraz bardziej nagrzane gazy procesowe, które powodują najpierw redukcję związków cynku i ołowiu, a następnie utlenianie metali zredukowanych (w zakresie temperatur 1000 -1300°C). Gazy procesowe zawierające tlenki cynku odciągane są do urządzeń odpylających, w których gromadzi się produkt pirometalurgicznego wzbogacania - hutniczy tlenek cynku.
Hutnicze tlenki cynku, o składzie najczęściej: Zn 40-60%, Fe 2-6%, Pb 2-10%, Cl 2-8%, przerabiane są w hutach cynku sposobem hydrometalurgicznym lub pirometalurgicznym. Przerób hydrometalurgiczny stawia wysokie wymagania odnośnie składu chemicznego surowców cynkowych, co pociąga konieczność dodatkowej chemicznej lub termicznej obróbki hutniczych tlenków cynku, głównie w celu usunięcia halogenków.
W ostatnich latach w materiałach kierowanych do przerobu w piecach przewałowych coraz większa jest zawartość chloru, co pociąga wzrost zawartości chloru w hutniczych tlenkach cynku oraz w gazach procesowych, powodując dużą ich agresywność korozyjną jak i zwiększoną emisję toksycznych halogenków do środowiska.
Prace badawcze oraz praktyka przemysłowa w zakresie pirometalurgicznego wzbogacania surowców cynkowych w piecach przewałowych wskazują również na ujemny wpływ ołowiu we wsadzie na przebieg procesu, ponieważ im większa zawartość ołowiu w nadawie do pieca przewałowego tym większe jest zużycie reduktora (koksiku) i mniejsza wydajność procesu przewałowego. W miarę wzrostu
PL 224 073 B1 masy ołowiu w nadawie proporcjonalnie zwiększa się zawartość ołowiu w hutniczych tlenkach cynku, co utrudnia dalszy ich przerób sposobem hydrometalurgicznym.
Znany z literatury technicznej i praktyki przemysłowej sposób usuwania chloru z surowców cynkowych kierowanych do przerobu hydrometalurgicznego, polegający na wypłukiwaniu chloru za pomocą roztworów węglanu sodu, przedstawiony jest w publikacjach: D. Krupka, J. Dutrizac i inni „Zakład Elektrolizy Cynku “Big River Zinc” w USA”, Rudy i Metale 2001, nr 10, s.461; Guozhu Ye Emfoz „Characterisation and removal of halogens in the EAFD and zinc oxide fume obtained from thermal treatment of EAFD”, Fourth Inter. Symposium on Recycling of Metals and Engineered Materials, TMS, Pittsburgh 2000, s.271; K. Mager, U. Meurer i inni „Recovery of zinc oxide from secondary raw materials - new developments of the waelz process”, Fourth Inter. Symposium of Metals and Engineered Materials, TMS Pittsburgh 2000, s.329; P.A. Kozlov .Yel'c Process”, FGUP Izd. Dom Ruda i Metally, Moskwa 2002, oraz D. Krupka, B. Ochab i inni „Development of zinc production at the Bolesław Zinc Plant”, The 4th Inter. Conference ZINC ‘2006, Plovdiv, Bułgaria, 2006, s.197.
Oprócz patentu PL210407 nie jest znany z literatury technicznej sposób usuwania zanieczyszczeń z surowców cynkowych kierowanych do wzbogacania pirometalurgicznego. Ten opatentowany w 2007 r. sposób polegający na płukaniu surowców cynkowych, przed ich skierowaniem do pieca przewałowego, w roztworze wodorotlenku sodu o stężeniu 0,5 do 5,0% nie znalazł praktycznego zastosowania ze względów ekonomicznych.
Celem wynalazku jest sposób przerobu cynkonośnych pyłów stalowniczych w kierunku otrzymywania wysokogatunkowych koncentratów cynku (o małej zawartości ołowiu i chloru oraz koncentratów ołowiu o zawartości powyżej 50% Pb).
Cel ten został osiągnięty przez zastosowanie sposobu charakteryzującego się tym, że pyły stalownicze poddaje się selektywnemu wytrawianiu ołowiu i chlorków za pomocą roztworu zawiesiny Ca(OH)2 + NaOH o stężeniu Ca(OH)2 - 1,5-2,0% i NaOH - 0,5-1% z następującym po nim wydzielaniem z roztworu potrawiennego koncentratu ołowiu w postaci jego trudnorozpuszczalnych związków. W międzyczasie oczyszczone z chloru i ołowiu pyły stalownicze miesza się z koksikiem w ilość 30 -35% suchej masy pyłów oraz z rozdrobnionym kamieniem wapiennym w takiej ilości, aby jego zawartość w nadawie do pieca w przeliczeniu na CaO wynosiła 6-8% w odniesieniu do masy pyłów stalowniczych, z uwzględnieniem masy CaO pozostałej w pyłach stalowniczych po operacji płukania z reagentem wapniowym, i tak otrzymaną mieszankę podaje do pieca przewałowego o temperaturze z zakresu 1000-1300°C i prowadzi jej wzbogacanie pirometalurgiczne do uzyskania koncentratu tlenku cynku o zawartości > 50% Zn, charakteryzującego się niską zawartością ołowiu (ok. 1%) i chloru (ok. 0,1%).
W operacji wytrawiania zanieczyszczeń z pyłów stalowniczych w roztworze-zawiesinie Ca(OH)2 + NaOH z łatwością rozpuszczają się chlorki (z wydajnością zbliżoną do 100%) oraz częściowo związki metali o charakterze amfoterycznym, jak ołów i cynk, które przechodzą do roztworu w postaci cynkanu i ołowianu zgodnie z reakcjami:
Zn++ + 2OH-- o- ZnO2-' + 2H+
Pb++ + 2OH-- o- PbO2 + 2H+.
Operację wytrawiania zanieczyszczeń z pyłów stalowniczych za pomocą roztworu-zawiesiny Ca(OH)2 + NaOH prowadzi się w reaktorze z mieszadłem mechanicznym, w temperaturze 20-80°C, korzystnie ok. 75°C, w ciągu 2-3 godz. Parametry tej operacji należy dobierać tak, aby osiągać wysokie wydajności usuwania ołowiu przy niskich wydajnościach roztwarzania cynku. Oczyszczony i oddzielony od roztworu potrawiennego (sposobem sedymentacji i filtracji) materiał kieruje się do przygotowania nadawy do pieca przewałowego, a z alkalicznych popłuczyn wydziela się trudnorozpuszczalny związek ołowiu: siarczan, siarczek lub węglan ołowiu za pomocą, odpowiednio, kwasu siarkowego, siarczku sodu lub dwutlenku węgla.
W sposobie przerobu pyłów stalowniczych, według wynalazku, zaskakujące są: wysokie (zbliżone do 100%) wydajności wypłukiwania chloru i duża selektywność usuwania ołowiu, co prowadzi do otrzymywania w procesie przewałowym wysokogatunkowych hutniczych tlenków cynku o niskiej zawartości chloru i ołowiu, oraz stosunkowo prosty sposób otrzymywania bogatych koncentratów ołowiu.
P r z y k ł a d
Wypłukiwanie zanieczyszczeń (Cl, Pb) z pyłów stalowniczych oraz otrzymywanie koncentratu ołowiu z alkalicznych roztworów potrawiennych i tlenku cynku z oczyszczonych pyłów stalowniczych
PL 224 073 B1 3
Do termostalowanego reaktora z mieszadłem mechanicznym wprowadzono 4 dm3 roztworu33
-zawiesiny o stężeniu: Ca(OH)2 15 g/dm3 i NaOH 5 g/dm3 oraz 1000 g pyłów stalowniczych EAFD o składzie: 27,52% Zn, 2,10% Pb, 2,74% Cl, i przy mieszaniu prowadzono operację wypłukiwania ołowiu, chloru i innych zanieczyszczeń w czasie 3 godzin, przy temperaturze 348 K (75°C) i początkowej proporcji fazy stałej do ciekłej 1:4.
Otrzymaną alkaliczną gęstwę przefiltrowano na filtrze próżniowym, przemywając placek filtra3 cyjny wodą. Otrzymano 4,01 dm roztworu (filtrat poreakcyjny + popłuczyny z filtra) o stężeniu 3 w g/dm3: Pb 2,36, Cl 6,51, oraz 1040 g (po wysuszeniu) wypłukanych pyłów stalowniczych o składzie: 26,46% Zn, 1,11% Pb, 0,131% Cl.
Wydajność usuwania zanieczyszczeń obliczono wg wzoru:
Wx % = [(mp - mk) : mp] x 100, gdzie: mp - masa zanieczyszczenia w pyłach stalowniczych przed płukaniem mk - masa zanieczyszczenia w wypłukanych pyłach.
W procesie wypłukiwania zanieczyszczeń z pyłów stalowniczych w wyżej opisanych warunkach osiągnięto następujące wydajności:
WCl = 95% i WPb = 45%.
Potrawienny roztwór poddano następnie procesowi wydzielenia koncentratu ołowiu w następujący sposób.
3
Do reaktora z mieszadłem mechanicznym wprowadzono 2 dm3 roztworu potrawiennego o stę3 żeniu ołowiu 2,36 g/dm3, otrzymanego w wyniku wytrawiania ołowiu, i przy mieszaniu w czasie około 30 minut, w temperaturze otoczenia ok. 20°C,dozowano reagent wytrącający ołów w postaci roztworu siarczku sodu o stężeniu 20%. Siarczek sodu dozowano do momentu zakończenia przebiegu reakcji wytrącania osadu siarczku ołowiu wg reakcji:
Na2PbO2 + Na2S + 2H2O >PbSv + 2NaOH 3
Do całkowitego wytrącenia ołowiu zużyto 10 cm3 roztworu siarczku sodu o stężeniu 20%, czyli zużyto 2 g Na2S, co stanowi około 10% nadmiar Na2S w odniesieniu do ilości stechiometrycznej obliczonej z ww. równania.
Zawiesinę poreakcyjną przefiltrowano na filtrze otrzymując (po wysuszeniu) 6,55 g koncentratu ołowiu o zawartości 72,0% Pb i roztwór odpadowy o stężeniu Pb 0,0001 g/dm3 i Zn < 0,0001 g/dm3.
W międzyczasie wytrawione i oczyszczone z chloru i ołowiu pyły stalownicze zmieszano z reduktorem w postaci koksiku w ilości 30-35% w odniesieniu do masy pyłów stalowniczych oraz z rozdrobnionym kamieniem wapiennym w takiej ilości, aby jego zawartość w nadawie do pieca przewałowego w przeliczeniu na CaO wynosiła 6-8% w odniesieniu do masy pyłów stalowniczych, po czym tak otrzymaną mieszankę wprowadzono do pieca przewałowego o temperaturze z zakresu 1000-1300°C i prowadzono jej wzbogacanie pirometalurgiczne do uzyskania koncentratu tlenku cynku o zawartości > 50% Zn.

Claims (1)

  1. Sposób przerobu cynkonośnych pyłów stalowniczych w kierunku otrzymywania koncentratów cynku i koncentratów ołowiu, polegający na oczyszczaniu pyłów stalowniczych z chloru i ołowiu, znamienny tym, że pyły stalownicze poddaje się selektywnemu wytrawianiu ołowiu i chloru za pomocą roztworu zawiesiny Ca(OH)2 + NaOH o stężeniu Ca(OH)2 - 1,5-2,0% i NaOH - 0,5-1%, po czym z roztworu potrawiennego wydziela się koncentrat ołowiu w postaci jego trudnorozpuszczalnych związków, natomiast oczyszczone z chloru i ołowiu pyły stalownicze miesza się z koksikiem w ilość 30-35% suchej masy pyłów oraz z rozdrobnionym kamieniem wapiennym w takiej ilości, aby jego zawartość w nadawie do pieca w przeliczeniu na CaO wynosiła 6-8% w odniesieniu do masy pyłów stalowniczych, z uwzględnieniem masy CaO pozostałej w pyłach stalowniczych po operacji płukania z reagentem wapniowym, i tak otrzymaną mieszankę podaje do pieca przewałowego o temperaturze z zakresu 1000-1300°C i prowadzi jej wzbogacanie pirometalurgiczne do uzyskania koncentratu tlenku cynku o zawartości > 50% Zn.
PL400196A 2012-07-31 2012-07-31 Sposób przerobu cynkonośnych pyłów stalowniczych w kierunku otrzymywania koncentratów cynku i koncentratów ołowiu PL224073B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL400196A PL224073B1 (pl) 2012-07-31 2012-07-31 Sposób przerobu cynkonośnych pyłów stalowniczych w kierunku otrzymywania koncentratów cynku i koncentratów ołowiu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL400196A PL224073B1 (pl) 2012-07-31 2012-07-31 Sposób przerobu cynkonośnych pyłów stalowniczych w kierunku otrzymywania koncentratów cynku i koncentratów ołowiu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL400196A1 PL400196A1 (pl) 2014-02-03
PL224073B1 true PL224073B1 (pl) 2016-11-30

Family

ID=50023147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL400196A PL224073B1 (pl) 2012-07-31 2012-07-31 Sposób przerobu cynkonośnych pyłów stalowniczych w kierunku otrzymywania koncentratów cynku i koncentratów ołowiu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL224073B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL400196A1 (pl) 2014-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jha et al. Review of hydrometallurgical recovery of zinc from industrial wastes
CA2798302C (en) Process for recovering valuable metals from precious metal smelting slag
CA2385775C (en) Production of zinc oxide from complex sulfide concentrates using chloride processing
MX2008010955A (es) Proceso para la digestion acida de compuestos que contienen metal.
CN102094128B (zh) 从含锗物料中湿法综合回收各种有价金属的方法
CN111647754A (zh) 一种钢铁厂含锌尘泥的综合利用方法
CN102286759A (zh) 一种从高氟氯次氧化锌粉制取电锌的方法
CN105129839A (zh) 一种以高氟氯次氧化锌为原料生产微米级氧化锌的方法
CN104480325A (zh) 含钴原料中提取钴的方法
CN105219970B (zh) 一种焙尘中回收多金属及氯化钙的方法
JP4219947B2 (ja) 鉛の回収方法
CN101525696B (zh) 一种从含铟浸出渣中浸出铟的方法
CN109628746A (zh) 一种分银渣中锡的提取方法
CN101818255B (zh) 从铜鼓风炉烟灰中综合回收有价金属的方法
CN102828033B (zh) 一种电解锌酸浸渣的回收利用方法
JP5821775B2 (ja) 銅製錬煙灰の処理方法
CN109055764B (zh) 一种高氯低锌物料的综合回收方法
JP2009242850A (ja) 鉛滓の硫酸浸出方法
KR20170060676A (ko) 폐주석으로부터 주석을 회수하는 방법
CN105399132B (zh) 一种用黄铜炉渣和含锌烟道灰制备碱式氯化铜及碱式氯化锌的工艺
CN116356138B (zh) 一种氧化锌烟尘的脱砷方法
PL224073B1 (pl) Sposób przerobu cynkonośnych pyłów stalowniczych w kierunku otrzymywania koncentratów cynku i koncentratów ołowiu
CN103589880B (zh) 一种氯氧铋还原制取粗铋的方法
CN114015879B (zh) 一种砷冰铜火法处理回收铜的方法
CN104878198A (zh) 一种含铅电解液的配制方法