PL225632B1 - Sposób odzysku i separacji tlenku cynku w pirometalurgicznym procesie aglomeracji drobnoziarnistych odpadów, zwłaszcza hutniczych - Google Patents
Sposób odzysku i separacji tlenku cynku w pirometalurgicznym procesie aglomeracji drobnoziarnistych odpadów, zwłaszcza hutniczychInfo
- Publication number
- PL225632B1 PL225632B1 PL406290A PL40629013A PL225632B1 PL 225632 B1 PL225632 B1 PL 225632B1 PL 406290 A PL406290 A PL 406290A PL 40629013 A PL40629013 A PL 40629013A PL 225632 B1 PL225632 B1 PL 225632B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- mixture
- zinc oxide
- waste
- temperature
- furnace
- Prior art date
Links
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims description 18
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 title claims description 8
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 title claims description 8
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 title claims 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims abstract description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 20
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 10
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 7
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 4
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 3
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 3
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 claims description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 10
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 6
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010744 Boudouard reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 241000669244 Unaspis euonymi Species 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009845 electric arc furnace steelmaking Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 235000011194 food seasoning agent Nutrition 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000009865 steel metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000009858 zinc metallurgy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Sposób polega na tym, że przygotowuje się surowe brykiety o wilgotności poniżej 5,5% formowane pod ciśnieniem, o objętości od 5 do 10 cm3, z mieszanki zawierającej jako żelazonośny odpad suchą i zaolejoną drobnoziarnistą zendrę powalcowniczą, o granulacji poniżej 5 mm, oraz pyły z pieca łukowego, przy czym mieszankę wytwarza się dwuetapowo mieszając uprzednio składniki suche z dodatkiem wody w czasie 5 do 10 min mieszadłem niskoobrotowym, a następnie z lepiszczem o dużej wilgotności mieszadłem wysokoobrotowym. Aglomeruje się brykiety w piecu szybowym przez co najmniej 20 min., w temperaturze 1100 - 1200°c, utrzymując w komorze pieca atmosferę redukcyjną oraz podciśnienie 10 do 30 Pa, zapewniając dmuch mieszanki powietrzno-spalinowej z zawartością tlenu co najmniej 10% objętościowo. Na jednej drodze przepływu gazów odlotowych separuje się tlenek cynku co najmniej na dwóch kolejnych stopniach: na pierwszym stopniu w temp. 800 do 300°C w kolumnie rekuperacyjno - odpylającej wytrąca się pierwszą, zgrubną frakcję (B) produktów spalania osadzającą się w leju cyklonowym tej kolumny, a na drugim stopniu w temp. 300 do 100°C w węźle filtrującym odseparowuje się drugą, finalną frakcję (A) zawierającą zasadniczo czysty tlenek cynku.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób separacji tlenku cynku w pirometalurgicznym procesie aglomeracji drobnoziarnistych odpadów w piecach spiekalniczych. Tlenek cynku wychwytywany jest z gazów odlotowych powstających podczas spalania i spiekania materiałów wsadowych poddawanych recyklingowi w użyteczny granulat, wykorzystywany głównie do wytopu stali. Recyklingowi według wynalazku poddaje się zwłaszcza żelazonośne odpady hutnicze, szczególnie pyły z pieców łukowych (EAF) wytwarzających stal dla potrzeb walcowni i kuźni oraz drobnoziarnistą zendrę, suchą i zaolejoną z procesów walcowania oraz rozdrobnioną zendrę z procesów kucia i nagrzewania stali.
Żelazonośne pyły zawierające cynk w postaci tlenkowej w ilości poniżej 30% są nieekonomiczne dla metalurgii cynku, zaś zawierające powyżej 3% są szkodliwe w metalurgicznym wykorzystywaniu tego typu odpadów jako surowca wtórnego w hutnictwie żelaza i stali. Obecnie takie pyliste materiały odpadowe są przerabiane w piecach przewałowych na tlenek cynku. Proces ten polega na redukcji tlenku cynku w warstwie wsadu do cynku gazowego, który jest w tej postaci nietrwały i ulega natychmiast ponownemu utlenieniu w jego fazie gazowej do postaci lotnego proszku. Powstały tlenek cynku wychwytywany jest w instalacji odpylającej i stanowi jeden produkt procesu, który wykorzystuje się w hutach cynku. Drugim pożądanym produktem jest żużel odpadowy o podwyższonej zawartości żelaza, w którym zawartość szkodliwej domieszki cynku zredukowana jest do poziomu poniżej 3%, a który może być już wykorzystywany w metalurgii żelaza i stali lub powyżej tego poziomu może być stosowany w budownictwie drogowym.
Przykładem jest też ujawniony w opisie nr EP 1 566 455 sposób pirometalurgicznej obróbki w piecu elektrycznym pozostałości po procesie produkcji stali, w tym pozostałości po procesie Waelza, polegający na wytapianiu żużla i ekstrahowaniu wartościowych metali z żużla i pozostałości powstających w łukowym piecu elektrycznym (EAF).
Z opisu patentowego nr US 6 494 933 znany jest sposób utylizacji surowców wtórnych zawierających żelazo, cynk i ołów, a korzystnie pyły pochodzące z procesu stalowniczego, w obrotowym piecu rurowym pracującym na zasadzie przedmuchu wstecznego w stosunku do ruchu wsadu i atmosfery gazowej, z zasadowo przygotowanym żużlem walcowniczym, zgodnie z którym surowce wtórne miesza się i/lub poddaje się aglomeracji z reaktywnym drobnoziarnistym nośnikiem węglowym. Sposób ten charakteryzuje się tym, że stosuje się ilościowy udział węgla, który jest silnie substechiometryczny w porównaniu do wszystkich reakcji zużywających węgiel w tym wsadzie, a dodatkową część gruboziarnistych nośników węglowych rozprowadza się pomiędzy aglomeratami, przy czym całkowity udział węgla wynosi mniej niż 80% ilości wymaganej przez wszystkie reakcje zużywające węgiel w tym wsadzie w temperaturze walcowania mniejszej niż 1150°C, zaś żużel walcowniczy dostarcza się wraz z zimnym powietrzem w pobliże wylotu pieca, po osiągnięciu statecznej pracy tego pieca, w ilości zmniejszającej udział żelaza metalicznego w stosunku do całkowitej zawartości żelaza do mniej niż 20%, a następnie dostarcza się do pieca całą objętość powietrza, które jest odpowiednio, substechiometryczne lub hiperstechiometryczne, w stosunku do wszystkich utleniających się składników gazowych, bez specjalnie regulowanego późniejszego spalania.
Znany jest z polskiego zgłoszenia nr P-376 241 sposób utylizacji w piecu szybowym odpadów hutniczych w granulat wsadowy do procesów wytapiania stali. Sposób ten polega na przygotowaniu i ujednorodnieniu mieszanki złożonej z rozdrobnionej i przesianej do frakcji poniżej 1 mm zendry z pieców nagrzewania i plastycznej obróbki stali, pyłów z odpylania pieców stalowniczych, drobnoziarnistego składnika wysokowęglowego oraz mineralnego lepiszcza w ilości 5 do 15% masy pozostałych składników i wody. Mieszankę poddaje się granulowaniu w talerzowym grudkowniku obrotowym, suszeniu granulatu surowego i spiekaniu w temperaturze 1100 do 1250°C oraz końcowemu chłodzeniu. Istotą sposobu jest to, że na podstawie analizy chemicznej poszczególnych składników przygotowuje się mieszankę o składzie tak dobranym, by łączna zawartość węgla w mieszance wynosiła: Cmin > 0,05 kg/1kg wsadu + 0,0004 kg/1% Fe2O3 + 0,0015 kg/1% ZnO, a jednocześnie by tak dobrana mieszanka spełniała warunek zawartości Fecatk > 40%, przy czym operację spiekania surowych granul prowadzi się w piecu szybowym z jednoczesnym oddzielaniem z gazów odlotowych tlenków metali: ZnO, PbO, CdO, Sb2O3, zredukowanych i odparowanych w piecu, a następnie ponownie utlenionych w instalacji obróbki i emisji gazów odlotowych. Skład mieszanki dobiera się zwiększając minimalną zawartość węgla Cmin o ilość nadmiarową Cn, energetycznie równoważącą spadek temperatury wynikający z późniejszego wprowadzania granulatu do kąpieli w procesie wytapiania stali.
PL 225 632 B1
Celem rozwiązania jest opracowanie technologii recyklingu określonego rodzaju odpadów, umożliwiającej uzyskanie wysokiej jakości surowca wtórnego do produkcji cynku.
Istota rozwiązania charakteryzuje się tym, że:
- przygotowuje się surowe brykiety o wilgotności poniżej 5,5% formowane pod ciśnieniem, o objętości od 5 do 10 cm , z mieszanki zawierającej jako żelazonośny odpad suchą i zaolejoną drobnoziarnistą zendrę powalcowniczą, o granulacji poniżej 5 mm oraz pyły z pieca łukowego, przy czym proporcje przetwarzanych odpadów do aglomerowania ustala się obliczeniowo zgodnie zadanym algorytmem bilansu masy pierwiastka żelaza, pierwiastka węgla i pierwiastka cynku, ponadto mieszankę wytwarza się dwuetapowo mieszając uprzednio składniki suche z dodatkiem wody w czasie 5 do 10 min mieszadłem niskoobrotowym, a następnie z lepiszczem o dużej wilgotności mieszadłem wysokoobrotowym,
- aglomeruje się brykiety w piecu szybowym przez co najmniej 20 min w temperaturze 1100-1200°C, utrzymując w komorze pieca atmosferę redukcyjną oraz podciśnienie 10 do 30 Pa i zapewniając dmuch mieszanki powietrzno-spalinowej z zawartością tlenu co najmniej 10% objętościowo,
- na jednej drodze przepływu gazów odlotowych separuje się tlenek cynku co najmniej na dwóch kolejnych stopniach:
na pierwszym stopniu zgrubnej separacji poprzez szybkie schłodzenie gazów odlotowych w kolumnie rekuperacyjno-odpylającej do temperatury 800 do 300°C wytrąca się pierwszą zgrubną frakcję produktów spalania osadzającą się w leju cyklonowym tej kolumny zawierającą głównie tlenek cynku, przy czym gorące gazy wprowadza się z góry do dołu kolumny syfonem wymiennikowym, zaś na drugim stopniu finalnej separacji poprzez dalsze schłodzenie gazów odlotowych w inst alacji odciągowej do temperatury 300 do 100°C w węźle filtrującym odseparowuje się drugą finalną frakcję zawierającą zasadniczo czysty tlenek cynku.
Korzystnie, w mieszance zawartość zendry zawiera się od 30 do 50%, a łączna zawartość pyłów z pieców łukowych zawiera się od 40 do 60%.
Korzystnie, stosunek udziału żelazonośnych odpadów do odpadów węglowych i lepiszcza w mieszance wynosi co najmniej 6:1.
Korzystnie, mieszanka zawiera dwuskładnikowe lepiszcze, które stanowi melasa cukrowa i wapno hydratyzowane w stosunku 5:3 wagowo, przy czym melasę o gęstości 80°Bx uwadnia się do 30%.
Korzystnie, w pierwszym etapie mieszania składniki miesza się w wolnoobrotowym mieszalniku dwuwałowym.
Korzystnie, w drugim etapie mieszania do wymieszania wilgotnej mieszanki stosuje się mieszadło wysokoobrotowe o szybkości co najmniej 600 obr/min.
Korzystnie, brykiety formowane są w prasie walcowej z niesymetrycznym układem zagęszczania z naciskiem jednostkowym od 40 do 100 MPa.
Korzystnie, brykiety formowane są w kształcie siodła bez płaszczyzny podziału. Korzystnie, brykiety o wilgotności powyżej 5,5% sezonuje się co najmniej 24 godziny pod zadaszeniem, w temperaturze powyżej +5°C.
Korzystnie, finalną separację prowadzi się metodą suchą w filtrze tkaninowym, zwłaszcza w filtrze workowym pulsacyjnym, w którym różnicę ciśnień pomiędzy wejściem a wyjściem zachowuje się w zakresie 1,5-2,0 kPa, zaś częstotliwość impulsów regeneracyjnych filtra ustala się proporcjonalnie do szybkości przepływu spalin za filtrem.
Korzystnie, finalną separację prowadzi się metodą mokrą w płuczce wodnej.
Zaletą wynalazku jest możliwość zagospodarowania odpadów hutniczych, zwłaszcza zaolejonej zendry powalcowniczej i uzyskiwania użytecznych produktów dla przemysłu. Technologia ta zmniejsza emisję pyłów do atmosfery, ogranicza zużycie surowców naturalnych oraz przyczynia się do zmniejszenia ilości odpadów przemysłowych na składowiskach.
W zakresie temperatur 1050-1250°C zachodzi redukcja tlenku cynku za pomocą CO powstającego w wyniku reakcji Boudouarda. Powstający cynk występuje w fazie gazowej i w wyniku obniżenia temperatury gazów zachodzi jego utlenianie. Tlenek cynku odzyskiwany w urządzeniach odpylających stanowi wysokiej jakości surowiec do otrzymywania cynku. Dwustopniowa separacja pozwala uzysk iwać pyły zróżnicowane pod względem zawartości tlenku cynku.
Sposób separacji tlenku cynku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy pirometalurgicznego procesu technologicznego, fig. 2 kształt brykietu a fig. 3 - fotografie pyłu otrzymanego tlenku cynku na poszczególnych stopniach separacji.
PL 225 632 B1
Ilość w % wagowych, rodzaj i charakterystyka składników surowcowych:
- 40 do 56% suchy pył z pieca łukowego (EAF) wytapiającego stal dla walcowni o dużej zawa rtości cynku, o składzie chemicznym wg tab.1 jako komponent żelazonośny,
- 1 do 5% suchy pył z pieca łukowego (EAF) wytapiającego stal dla kuźni o małej zawartości cynku, o składzie chemicznym wg tabeli 2 jako komponent żelazonośny,
- 30 do 50% sucha i zaolejona drobnoziarnista zendra powalcownicza, o składzie chemicznym wg tabeli 3 i składzie ziarnowym wg tabeli 4 jako komponent żelazonośny,
- 4 do 9% suchy koksik o zawartości C = 85% i składzie ziarnowym wg tabeli 5 lub zamiennie suchy pył węglowy o zawartości C = 68% i składzie ziarnowym wg tabeli 6; oba jako reduktory węglowe,
- 5 do 8% melasa cukrowa o gęstości 80°Bx uwodniona do 30% jako lepiszcze,
- do 3% suchy proszek wapna hydratyzowanego Ca(OH)2 jako dodatkowy składnik lepiszcza,
- do 6,3% woda.
T a b e l a 1
Lp. | Pierwiastek | Wynik % |
1. | C | 0,98 |
2. | S | 0,64 |
3. | Fec | 22,6 |
4. | Ca | 2,41 |
5. | Mn | 1,76 |
6. | Zn | 33,2 |
7. | Mg | 1,76 |
8. | Si | 1,28 |
9. | P | < 0,10 |
10. | Cu | 0,18 |
11. | Cr | 0,35 |
12. | Ti | 0,04 |
13. | Al | 0,21 |
14. | Cl | 9,20 |
15. | Pb | 2,60 |
16. | Ni | 0,02 |
Niepewność względna oznaczenia C - ± 5,5% T a b e l a 2
Lp. | Pierwiastek | Wynik % |
1 | 2 | 3 |
1. | C | 0,81 |
2. | S | 0,60 |
3. | Fec | 42,8 |
4. | Ca | 6,70 |
5. | Mn | 3,69 |
6. | Zn | 7,10 |
7. | Mg | 3,98 |
8. | Si | 1,16 |
9. | P | 0,04 |
10. | Cu | 0,08 |
PL 225 632 B1
1 | 2 | 3 |
11. | Ti | 0,03 |
12. | Cr | 1,18 |
13. | Al | 0,29 |
14. | Cl | 0,84 |
15. | Cd | 0,16 |
16. | Pb | 0,15 |
17. | Ni | 0,12 |
18. | Wilgoć | 0,35 |
19. | FeO | 7,90 |
Fe2O3 wyliczone ze wzoru % Fe2O3 = 1,43 (% Fe - % Fe z FeO) Fe2O3 = 52,5%
Niepewność względna oznaczenia C - ± 1-6,7%
T a b e l a 3
Zawartość składnika, % | ||||||
Składnik | C | Fe | Zn | Pb | Ca | S |
Zendra sucha | 0,03 | 63,50 | 0,01 | 0,01 | 0,04 | 0,03 |
Zendra zaolejona | 3,50 | 69,09 | 0,02 | 0,01 | 1,00 | 0,05 |
T a b e l a 4
Wielkość ziarna „d”, mm | Udział procentowy, % | |
zendry suchej | zendry zaolejonej | |
d > 2,00 | 0,0 | 0,0 |
2,00 > d > 1,20 | 0,07 | 9,59 |
1,20 > d >0,75 | 0,04 | 3,80 |
0,75 > d >0,30 | 43,97 | 20,88 |
0,30 > d >0,15 | 35,48 | 24,85 |
0,15 > d > 0,075 | 13,79 | 30,34 |
0,075 > d | 6,65 | 10,54 |
100,00 | 100,00 |
T a b e l a 5
Wielkość ziarna „d”, mm | Udział procentowy, % |
D >2,00 | 0,24 |
2,00 > d > 1,20 | 1,53 |
1,20 >d > 0,75 | 3,74 |
0,75 > d > 0,50 | 16,82 |
0,50 > d > 0,30 | 24,81 |
0,30 > d | 52,86 |
100,00 |
PL 225 632 B1
T a b e l a 6
Wielkość ziarna „d”, mm | Udział procentowy, % |
d > 1,20 | 0,00 |
1,20 > d > 0,75 | 0,36 |
0,75 > d > 0,50 | 0,89 |
0,50 > d > 0,30 | 7,32 |
0,30 > d | 91,43 |
100,00 |
Ilość przetwarzanych odpadów do aglomerowania ustala się obliczeniowo na podstawie analizy chemicznej poszczególnych składników i zgodnie z zadanym algorytmem bilansu masy pierwiastka żelaza, pierwiastka węgla i pierwiastka cynku, tak by dobrana mieszanka spełniała warunek zawartości Fecałk > 50%, a udział wagowy żelazonośnych odpadów do odpadów węglowych i lepiszcza wyn osił jak 7:1. Ilość węgla w mieszance ustala się w wysokości co najmniej wartości obliczonej dla uzyskania minimalnego stopnia redukcji tlenku cynku. Na rysunku schematu technologicznego fig. 1 zobrazowano kolejność operacji technologicznych.
Składniki suche, tj. zendrę, pyły, reduktor i wapno, miesza się przy pomocy mieszadła nisk oobrotowego np. w mieszalniku dwuwałowym przez okres 5 do 8 min, dodając w trakcie mieszania wodę, a następnie dodaję się melasę i miesza się przy pomocy mieszadła wysokoobrotowego z szybkością rzędu 2000 obr/min do czasu uzyskania ujednorodnionej wilgotnościowo mieszanki. W całym procesie mieszania dodaje się wodę w ilości niezbędnej do uzyskania wilgotności względnej mieszanki 3 do 6,3%.
Z mieszanki formuje się z naciskiem 300 do 470 N surowe brykiety w kształcie siodła bez płas zczyzny podziału, przedstawione na fig. 2, o objętości od 6 do 7 cm , które posiadają wyższą wytrzymałość mechaniczną i łatwiej opuszczają wgłębienia formujące w prasie walcowej z niesymetrycznym układem zagęszczania, po czym określa się wilgotność uzyskanego produktu. Surowe brykiety o wi lgotności poniżej 5,5% stanowią gotowy produkt wsadowy do pieca, a brykiety o wilgotności zawierającej się w granicach 5,5 do 6,3% wymagają sezonowania na składowisku pośrednim pod zadaszeniem przez okres minimum 24 godzin, w temperaturze +20°C. Nie należy ich suszyć, gdyż pogarszają się wtedy własności wytrzymałościowe. Wytrzymałość mechaniczną brykietów zapewnia dodania do mieszanki wapna hydratyzowanego w ilości 3% wagowych oraz melasy cukrowej w ilości 5% wagowych.
Brykiety podaje się od góry do pieca szybowego i spieka przez okres co najmniej 20 min warunkujący maksymalne wyeliminowanie cynku z brykietów, przy podciśnieniu 10 do 30 Pa i temperaturze 1150 do 1200°C, zapewniając dmuch mieszanki powietrzno-spalinowej z zawartością tlenu co najmniej 10% objętościowo. Całkowita objętość dmuchu powietrza i spalin podawanych do pieca jest tak regulowana, aby zapewnić zależności stechiometryczne ze wszystkimi składnikami gazu podlegającymi utlenianiu, bez gazów odlotowych zawierających CO, utrzymując w komorze pieca atmosferę redukcyjną.
Gazy odlotowe z pieca odprowadza się do instalacji odciągowej z wentylatorem wytwarzającym podciśnienie co najmniej 2 kPa, przy czym z gazów separuje się tlenek cynku w dwóch kolejnych, szeregowo zabudowanych na instalacji odciągowej urządzeniach.
W pierwszym urządzeniu schładza się gazy odlotowe do temperatury 800 do 300°C w kolumnie rekuperacyjno-odpylającej, do której gorące gazy wprowadza się z góry do dołu syfonem wymiennikowym. W leju cyklonowym tej kolumny separuje się pierwszą zgrubną frakcję produktów spalania, zawierającą głównie tlenek cynku oraz śladowe ilości innych tlenków metali nieżelaznych, głównie ołowiu, przy czym lej cyklonowy może być połączony z filtrem workowym lub z płuczką wodną, tzw. skruberem.
W drugim urządzeniu w węźle filtrującym ze schłodzonych do temperatury 300 do 100°C gazów odlotowych odseparowuje się drugą finalną frakcję zawierającą zasadniczo czysty tlenek cynku, przy czym separację prowadzi się w filtrze workowym pulsacyjnym, w którym różnicę ciśnień pomiędzy wejściem a wyjściem zachowuje się w zakresie 1,5-2,0 kPa, zaś częstotliwość impulsów regeneracyjnych filtra ustala się proporcjonalnie do szybkości przepływu strumienia spalin za filtrem. Finalną s eparację można też prowadzić metodą mokrą w płuczce wodnej.
PL 225 632 B1
Badania procesu spalania i spiekania brykietów oraz odpylania gazów odlotowych wytwarzanych w pirometalurgicznym procesie aglomeracji drobnoziarnistych materiałów zrealizowano z wykorzystaniem odpadów hutniczych pochodzących z huty „Celsa Huta Ostrowiec”. W urządzeniach separujących uzyskiwano produkty mające zawartość cynku wynoszącą na filtrze około 81% (A) a na k olumnie 62% (B), co przedstawiono w tabeli 7 i zobrazowano na fig. 3.
T a b e l a 7
Lp. | Oznaczenie próbki | Zawartość składnika, % | ||
Zn | Pb | Cd | ||
1 | A | 80,64 | 4,548 | 0,0468 |
2 | B | 61,50 | 11,200 | 0,4361 |
A - pył w filtrze | ||||
B - pył w kolumnie |
Proces przygotowania wsadu, proces jego spalania i spiekania oraz proces separacji tlenków i oczyszczania gazów odlotowych może być w pełni zautomatyzowany, co zobrazowano blokiem układu sterowania pracą linii technologicznej na fig. 1. Obsługą mogą być objęte wszystkie istotne parametry procesu, takie jak; przygotowanie mieszanki do brykietowania, rozkład temperatury w piecu, optymalna temperatura spiekania, właściwości dmuchu, oczekiwana wydajność, panujące ciśnienia i strumień objętości spalin.
Claims (11)
1. Sposób odzysku i separacji tlenku cynku w pirometalurgicznym procesie aglomeracji drobnoziarnistych odpadów, zwłaszcza hutniczych, polegający na wykonywaniu kolejno następujących po sobie operacji;
- przygotowania mieszanki z żelazonośnych odpadów hutniczych i pyłów z pieców łukowych, odpadów węglowych jako reduktorów procesu, korzystnie w postaci koksika, pyłu węgla kamiennego lub zmielonych elektrod węglowych itp. i lepiszcza,
- formowania mieszanki w granulat o zadanej wilgotności,
- aglomerowania granulatu w temperaturze 1050-125O°C w piecu szybowym z ładowaniem wsadu od góry z przeciwprądowym przepływem gazu procesowego do góry z jednoczesną redukcją i utlenieniem w piecu odparowanych metali nieżelaznych,
- dopalania w celu dalszego utleniania metali i związków organicznych, chłodzenia celem szybkiego skraplania powstających par cynku i odpylania gazów odlotowych w instalacji odciągowej celem odzyskania pyłów tlenku cynku, znamienny tym, że
- przygotowuje się surowe brykiety o wilgotności poniżej 5,5% formowane pod ciśnieniem, o objętości od 5 do 10 cm , z mieszanki zawierającej jako żelazonośny odpad suchą i zaolejoną drobnoziarnistą zendrę powalcowniczą, o granulacji poniżej 5 mm oraz pyły z pieca łukowego, przy czym proporcje przetwarzanych odpadów do aglomerowania ustala się obliczeniowo zgodnie zadanym algorytmem bilansu masy pierwiastka żelaza, pierwiastka węgla i pierwiastka cynku, ponadto mieszankę wytwarza się dwuetapowo mieszając uprzednio składniki suche z dodatkiem wody w czasie 5 do 10 min mieszadłem niskoobrotowym, a następnie z lepiszczem o dużej wilgotności mieszadłem wys okoobrotowym,
- aglomeruje się brykiety w piecu szybowym przez co najmniej 20 min w temperaturze 1100-1200°C, utrzymując w komorze pieca atmosferę redukcyjną oraz podciśnienie 10 do 30 Pa i zapewniając dmuch mieszanki powietrzno-spalinowej z zawartością tlenu co najmniej 10% objętościowo,
- na jednej drodze przepływu gazów odlotowych separuje się tlenek cynku co najmniej na dwóch kolejnych stopniach: na pierwszym stopniu zgrubnej separacji poprzez szybkie schłodzenie gazów odlotowych w kolumnie rekuperacyjno-odpylającej do temperatury 800 do 300°C wytrąca się pierwszą zgrubną frakcję (B) produktów spalania osadzającą się w leju cyklonowym tej kolumny zawierającą głównie tlenek cynku, przy czym gorące gazy wprowadza się z góry do dołu kolumny syfo8
PL 225 632 B1 nem wymiennikowym, zaś na drugim stopniu finalnej separacji poprzez dalsze schłodzenie gazów odlotowych w instalacji odciągowej do temperatury 300 do 100°C w węźle filtrującym odseparowuje się drugą finalną frakcję (A) zawierającą zasadniczo czysty tlenek cynku.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w mieszance zawartość zendry zawiera się od 30 do 50%, a łączna zawartość pyłów z pieców łukowych zawiera się od 40 do 60%.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek udziału żelazonośnych odpadów do odpadów węglowych i lepiszcza w mieszance wynosi co najmniej 6:1.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanka zawiera dwuskładnikowe lepiszcze, które stanowi melasa cukrowa i wapno hydratyzowane w stosunku 5:3 wagowo, przy czym melasę o gęstości 80°Bx uwadnia się do 30%.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w pierwszym etapie mieszania składniki miesza się w wolnoobrotowym mieszalniku dwu wałowym.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w drugim etapie mieszania do wymieszania wilgotnej mieszanki stosuje się mieszadło wysokoobrotowe o szybkości co najmniej 600 obr/m in.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że brykiety formowane są w prasie walcowej z niesymetrycznym układem zagęszczania z naciskiem jednostkowym 40 do 100 MPa.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że brykiety formowane są w kształcie siodła bez płaszczyzny podziału.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że brykiety o wilgotności powyżej 5,5% sezonuje się co najmniej 24 godziny pod zadaszeniem, w temperaturze powyżej + 5°C.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że finalną separację prowadzi się metodą suchą w filtrze tkaninowym, korzystnie w filtrze workowym pulsacyjnym, w którym różnicę ciśnień pomiędzy wejściem a wyjściem zachowuje się w zakresie 1,5-2,0 kPa, zaś częstotliwość impulsów regeneracyjnych filtra ustala się proporcjonalnie do szybkości przepływu spalin za filtrem.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że finalną separację prowadzi się metodą mokrą w płuczce wodnej.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL406290A PL225632B1 (pl) | 2013-11-27 | 2013-11-27 | Sposób odzysku i separacji tlenku cynku w pirometalurgicznym procesie aglomeracji drobnoziarnistych odpadów, zwłaszcza hutniczych |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL406290A PL225632B1 (pl) | 2013-11-27 | 2013-11-27 | Sposób odzysku i separacji tlenku cynku w pirometalurgicznym procesie aglomeracji drobnoziarnistych odpadów, zwłaszcza hutniczych |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL406290A1 PL406290A1 (pl) | 2015-06-08 |
PL225632B1 true PL225632B1 (pl) | 2017-05-31 |
Family
ID=53269105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL406290A PL225632B1 (pl) | 2013-11-27 | 2013-11-27 | Sposób odzysku i separacji tlenku cynku w pirometalurgicznym procesie aglomeracji drobnoziarnistych odpadów, zwłaszcza hutniczych |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
PL (1) | PL225632B1 (pl) |
-
2013
- 2013-11-27 PL PL406290A patent/PL225632B1/pl unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PL406290A1 (pl) | 2015-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112442589B (zh) | 一种垃圾焚烧飞灰与钢铁厂含锌尘泥协同处理的方法及系统 | |
US5538532A (en) | Methods for recycling electric arc furnace dust | |
CN101680054B (zh) | 用于回收具有高含量的锌和硫酸盐的残余物的方法 | |
CN101717854B (zh) | 利用冶金焙烧炉生产金属化球团的方法 | |
US8308844B2 (en) | Method of reduction treatment of metal oxides or steelmaking waste and method of concentrating and recovering zinc and/or lead | |
JP5397021B2 (ja) | 還元鉄製造方法 | |
CN102242253A (zh) | 一种贫锡中矿的处理及回收炼铁原料的方法 | |
CN108707756B (zh) | 一种用富氧侧吹还原熔炼炉综合处理铜烟尘的方法 | |
CN101341265A (zh) | 锌浸出残渣中有价金属的分离 | |
JP5334240B2 (ja) | 製鋼用還元鉄塊成鉱の製造方法 | |
CN102634614A (zh) | 一种含锌钢铁冶炼中间渣的资源化处理方法 | |
KR101493968B1 (ko) | 스테인리스 제강공정 및 가공공정 폐기물로부터의 유가금속의 회수방법 | |
CN205556750U (zh) | 一种同时产出金属铅、锌的直接冶炼系统 | |
JP3727232B2 (ja) | 亜鉛回収法 | |
RU2404271C1 (ru) | Способ переработки некондиционных железо- и цинксодержащих отходов металлургического производства | |
CN105506295A (zh) | 一种联合脱砷提纯砷的方法 | |
WO2009145348A1 (ja) | 銑鉄製造方法 | |
EP0915994B1 (en) | "waelz" method for processing of zinc containing materials in pelletized form | |
US6395052B1 (en) | Method for producing directly-reduced iron, liquid pig iron and steel | |
RU2484153C2 (ru) | Способ утилизации пыли электросталеплавильных печей | |
AU674107B2 (en) | Method for producing high-grade nickel matte from at least partly pyrometallurgically refined nickel-bearing raw materials | |
Tleugabulov et al. | Metallurgical processing of converter slag | |
CN110629054A (zh) | 富锰渣的制备装置 | |
US2823108A (en) | Process for reducing ores and oxidic residues in rotary kiln | |
CN111961861B (zh) | 一种电镀污泥资源化利用方法 |