PL229797B1 - Sposób wprowadzania metalurgicznych reagentów do żużli, popiołów lub rud - Google Patents

Abstract

Sposób wtapiania metalurgicznych reagentów, w postaci węglików i/lub związków węgloazotowych metali, metali przejściowych lub pierwiastków amfoterycznych ma na celu doprowadzenie do odzysku metali w trakcie przetapiania żużli, popiołów lub rud w łukowo-oporowym piecu elektrycznym, lub innym piecu z elektrodami grzewczymi zanurzanymi bezpośrednio w poddawanej procesowi odzysku metali masie składającej się z żużli, popiołów lub rud. Zrealizowano to zadanie poprzez umieszczenie tych reagentów w formowanej elektrodzie rozchodowanej w trakcie łukowo-oporowego podgrzewania żużli, popiołów lub rud.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wtapiania reagentów do żużli, popiołów lub rud w metalurgicznym procesie odzysku z nich metali podczas przetapiania w łukowo-oporowym piecu elektrycznym, lub innym piecu z elektrodami grzewczymi zanurzanymi bezpośrednio w masie podawanej procesowi odzysku metali.

Z publikacji A. W. Bydałek, A. Bydałek, „Metalurgia miedzi i jej stopów”, Wyd. IBIS, Głogów 2011, znane jest w procesie zubażania żużli w metale zastosowanie reagentów metalurgicznych o dużych różnicach masy właściwej, temperatury topnienia i międzyfazowego napięcia powierzchniowego. Znane metody technologiczne ograniczają się do nanoszenia reagentów przeważnie bezpośrednio na powierzchnię ciekłej masy żużlowej, z ewentualnym mieszaniem lub ochroną przed neutralizujący redukcję działaniem składników atmosfery.

Znany jest z polskiego patentu PL56373 sposób redukowania ze zgarów, popiołów i rud, przy zastosowaniu związku CaC2 jako aktywnego reagenta, takich pierwiastków jak Sn, Pb czy Cu. Znany jest także z patentu PL68230 sposób redukowania szlamów przy zastosowaniu związku CaC2 jako aktywnego reagenta. Z publikacji A. W. Bydałek, A. Bydałek, „Metalurgia miedzi i jej stopów”, Wyd. IBIS, Głogów 2011, znane jest wtapianie w piecach bębnowych technicznego węglika wapnia w postaci bryłek do żużla, popiołu czy rudy. Z polskiego patentu PL63796 znany jest też sposób intensyfikowania przebiegu wtapiania karbidu do żużli pomiedziowych poprzez wdmuchiwanie tego reagenta w postaci proszku w gorących gazach spalinowych.

Z publikacji J. Gargul, S. Pluciński, M. Warmuz, R. Wojciechowski, „Rudy i Metale Nieżelazne”, Nr 11, 1994, s. 322, znane są sposoby odmiedziowania żużli w piecu zawiesinowym przy stosowaniu znacznych dodatków CaCO3. Z patentu PL185265 znane jest również zastosowanie Na2CO3 jako dodatku do odmiedziowania żużla zawiesinowego, jednakże z publikacji A. W. Bydałek, A. Bydałek, „Metalurgia miedzi i jej stopów”, Wyd. IBIS, Głogów 2011, wynika, że zarówno CaCO3 jak i Na2CO3 charakteryzują się utleniającą charakterystyką, co prowadzi do zwiększonego zużycia stosowanego tam równocześnie reduktora węglowego.

Celem wynalazku jest usunięcie niedogodności związanych z wprowadzaniem reagentów metalurgicznych, o charakterze związków pierwiastków amfoterycznych, do żużli, popiołów lub rud w trakcie odzysku związanych tam metali, z zadaniem polepszenia efektywności dotychczas uzyskiwanych rezultatów.

Sposób wprowadzania metalurgicznych reagentów do żużli, popiołów lub rud w łukowo-oporowym piecu elektrycznym lub innym piecu z elektrodami grzewczymi zanurzanymi bezpośrednio w masie poddawanej procesowi odzysku metali, w obecności czynników węglowych i znanych topników regulujących fizyczne właściwości tychże żużli popiołów lub rud, charakteryzuje się tym, że do żużli, i/lub do popiołów i/lub do rud wprowadza się środki redukujące w postaci węglików i/lub związków węgloazotowych metali, metali przejściowych lub pierwiastków amfoterycznych, w ilościach co najmniej stechiometrycznego zapotrzebowania do wyredukowania metali z tychże żużli, popiołów lub rud ale nie większej niż 5% w stosunku do ich masy, w stanie rozdrobnionym do wielkości 0,01-50 mm, poprzez formowane elektrody rozchodowane, zanurzane w masie poddawanej obróbce metalurgicznej, w trakcie jej podgrzewania i/lub topienia.

Korzystnie, podczas zabiegu wtłacza się do wnęki elektrod azot.

Korzystnie, elektrody odchyla sie od pionu o kąt 5-30°.

Korzyści techniczne ze stosowania sposobu według wynalazku wynikają ze zwiększenia skuteczności reagowania dysocjujących w łuku elektrycznym węgloazotowych związków metali, w tym metali przejściowych lub pierwiastków amfoterycznych, oraz z oszczędności energii wynikającej z ograniczenia czasu trwania procesu.

P r z y k ł a d

Rozwiązanie według wynalazku objaśniono na przykładzie odmiedziowania żużla z zawiesinowego pieca przy produkcji miedzi z koncentratów.

Ciekły żużel znajdujący się w piecu łukowo-oporowym o pojemności 10 Mg wsadu, temperaturze 1500 K i składzie: 32% SiO2, 12% CaO, 11% AI2O3, 7% MgO, 15% Cu, 3% Pb, 6% Fe, reszta inne, wraz z topnikiem składającym się z sody kaustycznej w ilości 5% masy żużla oraz wapna w ilości 3% masy żużla, wraz z rozdrobnionym koksem o granulacji 1-10 mm w ilości 5% masy żużla, poddano redukcji w czasie około 2 godzin aż do osiągnięcia 2% zawartości miedzi w żużlu. Od tego momentu

PL 229 797 B1 prowadzono proces odmiedziowania przy zastosowaniu mieszaniny reagentów znajdującej się w rozchodowanych elektrodach, odchylonych od pionu promieniowego o kąt 5°, w ilości 1,5% masy żużla, składającej się z karbidu o granulacji 10-25 mm stanowiącego 79% mieszaniny, grafitu o takie samej granulacji stanowiącego 20% mieszaniny oraz sproszkowanego technicznego cyjanamidu wapnia w postaci azotniaku o granulacji 0,1-0,5 mm w ilości 1% mieszaniny. Ten etap prowadzono do całkowitego przereagowania naboju w elektrodach rozchodowanych, co trwało około 60 minut. Po tym okresie zlano wyredukowaną z żużla miedź, zaś żużel zwierający około 0,3% miedzi przeznaczono na odwał.

Zakładając, że głównym celem redukcji w żużlu zawiesinowym jest miedź związana w postaci CU2O, a proponowanym do zastosowania reagentem jest węglik wapnia CaC2, zastosowany w warunkach przemysłowych w postaci technicznego karbidu zawierającego 70% węglika i 30% CaO, w uproszczeniu zachodząca reakcję można zapisać w następujący sposób:

Cu2O + CaC2 = 2Cu + CaO + 2C

Z równania tego wynika stechiometryczne zapotrzebowanie na ilość użytego reagenta, która wynosi odpowiednio 0,45 g CaC2 na wyredukowanie 1,0 g Cu2O, lub inaczej - na wyredukowanie 1,0 g Cu potrzebne jest zużycie 1,13 g Cu2O. Jeżeli mamy 1 Mg żużla zawierającego sumarycznie 2% miedzi to oznacza, że do wyredukowania mamy 22,6 kg Cu2O i potrzebujemy na ten cel 10,17 kg CaC2, co przy obecności tego związku w technicznym karbidzie równej w tym przypadku 70%, daje nam zapotrzebowanie na ok. 14,5 kg technicznego karbidu.

Jak zaznaczono, reagenty wprowadzana są w ilościach co najmniej stechiometrycznego zapotrzebowania do wyredukowania metalu z żużla, popiołu lub rudy, co oznacza, że dla w/w przykładu ilość ta wynosi co najmniej 1,45% w stosunku do masy poddawanej obróbce metalurgicznej.

Claims (3)

1. Sposób wprowadzania metalurgicznych reagentów do żużli, popiołów lub rud w łukowo-oporowym piecu elektrycznym lub innym piecu z elektrodami grzewczymi zanurzanymi bezpośrednio w masie poddawanej procesowi odzysku metali, w obecności czynników węglowych i znanych topników regulujących fizyczne właściwości tychże żużli popiołów lub rud, znamienny tym, że do żużli, i/lub do popiołów i/lub do rud wprowadza się środki redukujące w postaci węglików i/lub związków węgloazotowych metali, metali przejściowych lub pierwiastków amfoterycznych, w ilościach co najmniej stechiometrycznego zapotrzebowania do wyredukowania metali z tychże żużli, popiołów lub rud ale nie większej niż 5% w stosunku do ich masy, w stanie rozdrobnionym do wielkości 0,01-50 mm, poprzez formowane elektrody rozchodowane, zanurzane w masie poddawanej obróbce metalurgicznej, w trakcie jej podgrzewania i/lub topienia.

2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że podczas zabiegu wtłacza się do wnęki elektrod azot.

3. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, znamienny tym, że elektrody odchyla sie od pionu o kąt 5-30°.