PL47126B1 - - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy sposobu odzyskiwania mie¬ dzi z materialów tlenkowych, zawierajacych cynk, olów i miedz przez obróbke w przedmuchowym piecu do wytapiania cynku.Glównym celem tego sposobu jest odzyskiwa¬ nie miedzi z mieszaniny materialów zawieraja¬ cych miedz, cynk i olów, jest równiez znane, ze miedz moze byc odzyskana w postaci, nadajacej sie do dalszej przeróbki w dowolny znany spo¬ sób W celu uzyskania miedzi metalicznej.*) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa Stephen William Ken¬ neth Morgan i Wolfgang Joaif Paskel.Glównym skladnikiem wsadu takiego pieca przedmuchowego jest poza paliwem weglowym zwykle materia! tlenkowy taki, jaki otrzymuje sie np. przez spiekanie w urzadzeniu Dwight Lloyda. Materialy wsadowe pieca przedmucho¬ wego zawrze korzystnie zawieraja pewna ilosc olowiu, który w wiekszej ilosci jest odzyskiwa¬ ny w postaci metalicznej. Mieszanina koncen¬ tratów olowiu i cynku moze wiec byc z korzys¬ cia przetapiana. Olów, który jest usuwany z pie¬ ca razem z zuzlami, ma pozadane wlasciwosci gromadzenia malej ilosci srebra, zlota i miedzi obecnych w (materialach wsadowych. W razie nieobecnosci olowiu te wartosciowe metale mo- j£yby byc zupelnie stracone.Znane jest, ze odzyskiwanie miedzi zawartej w spieczonych materialach zawierajacych cynii (nazwanych w dalszej czesci opisu jako spieki) w postaci roztworu siarczków moze byc zasad¬ niczo osiagniete, gdy ciezary olowiu i miedzi za¬ wartych we wsadzie sa prawie jednakowe. Male ilosci miedzi sa równiez zawarte w olowiu.Nawet w przypadku tylko malej zawartosci miedzi nie calkowita jej ilosc moze byc oddzielo¬ na z olowiu; miedz zawsze rozdziela sie pomiedzy faza olowiu i faza roztworu siarczków. Jest to zrozumiale, gdyz pomijajac juz zawartosc siarki w przerabianych spiekach uzywane zwykle pali¬ wo weglowe zawiera pewna ilosc siarki, I tak koks hutniczy z zaglebia Welsh zawiera okolo 1% siarki, która moze byc wystarczajaca do wytworzenia siarczku miedzi przy zawartosci w spiekach 1—2% miedzia Z drugiej zas strony jest znane, ze miedz i olów daja sie mieszac wza¬ jemnie w róznych stosunkach w temperaturze garu pieca, to znaczy w temperaturze powyzej temperatury krytycznej (990°C) tego ukladu sto¬ powego. Wskutek tego cala miedz moze byc przy¬ puszczalnie rozpuszczona w olowiu. Nie posiada sie tu wystarczajacych danych, aby przewidziec zachowanie sie ukladu Pb— Cu — S w procesie piecowym.Wyzej omówione rozwazania moga byc zasto¬ sowane do wynalazku niniejszego. Poihiewaz me¬ tale (olów i miedz) i zuzle róznia sie pod wzgle¬ dem gestosci o okolo 7 g/mililitr, przeto ulegaja one latwemu rozdzialowi; róznica gestosci roz¬ tworu siarczków i zuzli jest znacznie mniejsza i wynosi tylko okolo 1 g/mililitr..Z tego wzgledu dazenie do przeszkodzenia osadzaniu Sie gestej, fazy cieklej powoduje osadzamie roztworu siarcz¬ ków bardziej niz osadzanie metali. Znane jest, ze przy topieniu miedzi zawartosc miedzi w zuz¬ lach jest wieksza, niz ilosc miedzi wymagana do wytworzenia równowagi. Wedlug zdania wyta- piaczy miedzi taka duza zawartosc miedzi w; zuz¬ lach moze spowodowac tworzenie sie zawiesiny loztworu siarczków i wskutek tego niewystarcza¬ jace osadzamie sie metali odpowiednio do obec¬ nosci w zuzlach krysztalów magnetytu.Stwierdzono Obecnie, ze przy przetapiania w przedmuchowym piecu mieszaniny tlenków miedzi, olowiu i cyniku, czesc miedzi jest odzy¬ skiwana w postaci roztworu siarczków przy stra¬ cie miedzi, w zuzlach wiecej, ni? zdolnosc rozpu- tzczania miedzi i jej zwiazków w róznych ro- dzajach zuzli. Ponadto stwierdzono, ze Je stracoj- na miedz mozna zredukowac przez rozpuszczanie jej krysztalów dzieki podatkowi malej iiosci top¬ nika, szczególnie krzemionki w sposób opisany wyzej. Takie dodatki nie wplywaja niekorzystnie na odzyskiwanie cynku.We wszystkich punktach szybu pieca przedmu- chowego w sasiedztwie dysz zachodza miedzy ga¬ zami i czastkami lub kawalkami spieczonych ma¬ terialów pozadane i niezbedne reakcje; dopro¬ wadzanie ciepla do spieków i utrata z nich cyn¬ ku nastepuje szybciej gdy kazdy kawalek spie¬ czonych materialów jest pokryty cienka blonka zuzli. Gdy wytworza sie niekorzystne warunki, to reakcja jeszcze przebiega jakkolwiek bardzo wolno, wskutek czego ewentualnie nastepuje roz¬ topienie kazdego osobnego kawalka spieków tak, iz zuzle utworzone ze stopionych spieków i z pe¬ wnej ilosci tlenku cynku plyna ponad koksem lub innym paliwem weglowym i spadaja do przestrzeni ponizej strefy dysz. Ponizej pasa dysz nie zachodza reakcje, gdyz tam nie przeplywaja gazy.Zatem im bardziej opóznia sie proces topienia przez podwyzszenie temperatury solidusu spieczo^ nej skaly plonnej, tym ewentualnie goretszymi staja sie zuzje i nastepuje tym wieksze ulatnia¬ nie sie cynku. Zuzle koncowe spuszczone z pieca skladaja sie ze spieczonej skaly'plonne; i pew¬ nej ilosci rozpuszczonego tlenku cynku oraz po¬ piolu paliwa weglowego, jak równiez z pewnego topnika dodawanego jako czesc wsadu piecowego, który jest rozpuszczalny w zuzlach. Oczywiscie ani topnik, ani popiól z paliwa nie moga wply¬ wac na proces odzyskiwania cynku, poniewaz nie sa one rozpuszczalne w zuzlach utworzonych z zawierajacej zwykle cynk spieczonej skaly plon¬ nej, zanim zuzle te nie zaczna sie .topic, chyba ze takie dodatki maja temperature topnienia nizsza niz temperatura topnienia spieczonej skaly plon¬ nej.Temperatura krzepniecia lufo temperatura lik- widusu zuzli spuszczonych z pieca, nazwane w dalszej czesci opisu zuzlami koncowymi, nie jest wazna. Wymagane jest, aby zuzle koncowe mogly wyplywac z pieca swobodnie. Z tego wzgledu jest pozadane, aby temperatura spusz¬ czonych zuzli byla wyzsza, niz ich temperatura krzepniecia lub temperatura likwidusu, jakkol¬ wiek nie jest to rzecza zasadnicza. Obecnosc np. 10% krysztalków zawieszonych w zuzlacn koncowych nie wymagazabezpieczenia przedwy¬ plywem ich z pieca swobodnym strumieniem.Jednak wytwarza sie zupelnie inna sytuacja, gdy jest wymagany spust zuzli z pieca do otwar¬ tego garu lub do osadzacza, gdzie nastepuje osa¬ dzanie olowiu i roztworu siarczków, które «4 gromadzone osobno,* Fo pierwsze: ±uiXe winny - 2 -tyc mozliwie dlugo w stanie plynnym, to znaczy musza one byc w stanie spadania kropel o tem¬ peraturze zapobiegajacej natychmiastowe ich krzepniecie. Po drugie zuzle nie musza byc „kle¬ iste" lub zawierac zawieszone czastki stale, które utrudniaja osadzanie sie malych kropel roz.topio- T,ych siarczków lub koagulacji, powodujacej two¬ rzenie sie wiekszych kropel. Zatem zuzle winny byc calkowicie roztopione i najlepiej o tempera¬ turze o 50—100TC powyzej ich temperatury krzep¬ niecia lub likwidusu. Jednoczesnie koncowe zuz¬ le i inne zwiazki chemiczne winny byc dobrane tak, aby uzyskac dobre oddzielanie cynku, jak juz zostalo omówione w poprzednich trzech usLe¬ pach; majac wysoka temperature solidusu wy¬ kazuja one ogólnie biorac, równiez wysoka tem¬ perature likwidusu.Wynalazek dotyczy sposobu przeróbki zuzli spuszczanych z pieca przedimuchowego do prze¬ tapiania mieszaniny tlenków miedzi, olowiu i cyn¬ ku, które zawieraja dodatek topnika, obnizajace¬ go temperature likwidusu zuzli w celu ulatwie¬ nia rozdzielania roztworu siarczków i zuzli mia¬ nowicie w otwartym garze.Wynalazek dotyczy nastepnie sposobu opisane¬ go wyzej, wedlug którego dodaje sie do namiaru pieca nie alkalicznego topnika w postaci kawal¬ ków, posiadajacego wystarczajaco wysoka tem¬ perature topnienia, aby mógl on przejsc przez piec w stanie zasadniczym niestopionym, az zo¬ stanie zmieszany ze spieczona skala plonna w roz¬ lepionych zuzlach w przestrzeni ponizej poziomu •dysz.Taki dodatek topnika nie wplywa"ujemnie na odzyskiwanie cynku, o ile zostanie on zmieszany ze spieczona skala plonna, poniewaz topniki o nizszej temperaturze likwidusu maja zwykle równiez nizsza temperature solidusu, stosuje sie topnik o wysokiej temperaturze topnienia. Sku¬ tecznosc takiego dodawania topnika w tempera¬ turze likwidusu mieszaniny zuzli i topnika zalezy od skladu chemicznego zuzli i cd ilosci uzytego topnika. Odpowiednim topnikiem okazala sie jtrzemionka lub tlenek glinu w postaci kawal¬ ków lub tlenek zelaza lub zelazo lub tez ich mie¬ szaniny.Korzystnie jest uzyc zelazo w postaci zlemu, poniewaz zelazo towarzyszy redukcji tlenku cyr¬ ku w zuzlach; dodatek hematytu lub magnetytu móglby spowodowac zwiekszenie zawartosci w piecu dwutlenku wegla. Takie zwiekszenie -dwutlenku wegla mogloby wplywac niekorzyst¬ nie na odzyskiwanie cynku.Topniki zawierajace alkalie lub topniki o tem¬ peraturze topnienia ponizej 1100°C nie sa odpo¬ wiednie w tym sposobie. Topnik winien byc w postaci kawalków, a nie sproszkowany w celii stosunkowo szybkiego prceprowadzenia go przefc piec i zmieszania ze spieczona skala plonna za^ sadniczo tylko w roztopionych zuzlach ponizej poziomu dysz. Korzystnie jest z tego samego wzgledu, aby topnik foyl dodawany osobno za pomoca odpowiedniego urzadzenia zaladowczego.Podczas dzialania pieca kierunek przeplywu la¬ dunku piecowego jest zwykle pionowy z góry na dól przy tylko nieznacznym bocznym ruchu ma¬ terialów wsadowych, gdy doprowadza sie mate¬ rialy z jednej strony glównej masy (mieszanina spiekana, koks itp.) wystepuje tu bardzo slaba dazenie mieszania sie kawalków topnika z ma¬ terialami wsadowymi przez przesuw poprzeczny.Wedlug najkorzystniejszej postaci wykonania wynalazku kawalki topnika moga byc ladowane do pieca z góry za pomoca osobnego urzadzenia zaladowczego umieszczonego z jednej strony pie¬ ca, najlepiej bezposrednio ponad otworem spus¬ towym zuzli. Wiec topnik moze wedrowac za¬ sadniczo wzdluz jego wysokosci bez niebezpie-' czenstwa posredniego mieszania sie z materialami wsadowymi, a zatem bez szkodliwego wplywu na* proces w piecu. Jest on jednak ogrzewany dd temperatury wystarczajaco wysokiej, aby ulat¬ wic rozpuszczenie go *w roztopionej spieczonej skale plonnej. Dalszym czynnikiem, sluzacym do oddzielania topnika od wsadu w piecu jest to, ze topnik jest wprowadzany do pieca tylko okreso¬ wo i w róznym czasie niz glówne materialy wsa¬ dowe.Topnik moze byc dodany równiez do zuzli, w otwartym garze po spuszczeniu ich z pieca.* W ¦, takich okolicznosciach korzystniej jest, gdy, otwarty gar ma takie wymiary, aby mógl zawiej rac. calkiwita ilosc materialów otrzymywanych' z jednego spustu, poniewaz dodany topnik wi¬ nien byc równomiernie rozpuszczony i rozdzie-' iony w zuzlach. Ponadto pozadane jest, aby tuki otwarty gar mógl byc ogrzewany tak, azeby wy¬ równac zarówno straty ciepla w oczekiwaniu, az, topnik zostanie rozpuszczony i rozdzielony w zu-» zlach, jak równiez cieplo utajone oraz cieplo to~r pienia i mieszania topnika. Rodzaj topnika do4 dawanego do otwartego garu nie jest ograniczen ny do materialów o wysokiej temperaturze top¬ nienia ani koniecznoscia stosowania go w postaci kawalków, co jest wymagane w przypadku don dawania topnika do pieca. Moga byc korzystniej stosowane materialy alkaliczne jak szpat polr.y^ soda lub szpat fluorowy. Wynalazek bedzie teraz- opisany iw nastepujacym przykladzie.Przyklad.W celu lepszego przedstawienia wynalazku uzyto spieków, zawierajacych 30—40% Zn, 10° f4 -i-Vb, 1 — 10% Ou i rózne ilosci skladników skaly Jtfonnej. Spieki takie topi sie z koksem obliczajac eklad chemiczny zuzli koncowych i ustalajac temperature likwidusu. Podobne obliczenia wy¬ konuje sie dla przypadku, gdy topnik dodaje sie do namiaru pieca w ilosci 1 lub 2% ciezaru spie¬ ków. Ze wzgledów obliczeniowych przyjmuje Gie stala zawartosc cynku w spiekach wynoszaca 37%, a ilosc koksu we wsadzie taka, aby stosunek Zn/C (w paliwie) wynosil 1,30 oraz sklad che¬ miczny popiolu koksu wynosil (procentowo w sto¬ sunku do C zawartego w koksie) 4,10% Si02, 2,90% A1203, 1,00% FeO i 0,40% CaO.Takie obliczenia ze wzgledu na zespól spie¬ ków i skladu chemicznego zuzli ilustruje, ze do- dastkii krzemioniki, a w niekfcórych przyipadikacii krzemionki i zelaza, w ilosci 5—10% ciezara zuzli obniza temperature krzepniecia zuzli do temperatury, ponad która i przy której zaczynaj* topic sie wstepnie spieczona skala plonna. Zatem zuzle, z których oddziela sie roztwór siarczków zawierajacych miedz sa calkowicie roztopione w temperaturze mozliwie 100°C powyzej tem¬ peratury, krzepniecia zuzli.Inne obliczenia wspomnianego wyzej skladu wskazuja, ze inne dodatki, np. tlenek zelaza lub tlenek glinu nie wywieraja znacznego wply¬ wu lub nie podnosza temperatury likwidusu.Zuzle zawierajace dodatek tlenku zelaza lub tlenku glimi irjoga^obnizyc temperature likwidusu.Ilosc takich zuzli moze zwiekszac sie np. gdy popiól paliwa ma sklad chemiczny i objetosc rózna, niz zuzli podanych w przykladzie. Wyniki obliczen podane w zamieszcfryiej nizej tabeli.Mozliwe sa rózne odmiany nieprzakraczajace zakresu wynalazku. * 1 u* Ia Ib c Id Ie f IG H l j Sklad chemiczna spieków 0 li 0 131 3.2 5 8 9.8 8.9 112 5.7 12.1 9.0 9 8 0 * U 8.0 8.6 7.3 9.3 6.6 10.3 6.4 5.3 7.5 7.3 O 4.3 7.5 €.5 6.5 4.5 8.0 4.5 5.0 6.0 5.6 O ¦m < 7.3 3.0 0 1.6 0.6 2.6 2.2 1.1 1.2 2.7 O bo 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2.4 Spieczona skala plonna 2 1275 1300 1223 1160 1155 1210 1240 1180 1150 1210 "S-B 1400 J340 1500 1350 1400 1270 1390 1245 1270 1350 lll 1350 1280 1210 1230 1210 1270 1270 1230 1210 1420 Dodano topnika % spie¬ ków 1* SiO, 1% SiO, 1***0 1% SiOt 13! FeO l*SiO, 1* FeO IX SiO, «S10, 1% SiO, 1% SiO, 1% SIO, 3$ SiO, -2 9 2.8 1 8.1 9.5 6.8 4.5 2.8 4.7 3.9 38 9.9 a 1310 1250 1180 1230 1170 1250 1240 1170 1170 1270 Dodano tupnika ] % spie¬ ków *% SiO, 2% SiO, 2^ FeO 2* SIO, 2% FeO 2% SiO, 2% FeO 2% SiO, 2% SiO, 2% SIO* 2% SIO, 2% SiO, * 5.7 16.2 19.0 12.6 9.1 5.6 9.5 7.8 7.7 MMiMi *• 1 1300 1 1200 1 1170 1 1200 1 1169 ] 1210 1 1160] 1160 1 II20] ^¦ÓM*-^ - 4 - PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób odzyskiwania miedzi z zuzli otrzyma¬ nych z pieca przedmuchowego do wytapiania cynku z materialów, zawierajacych tlenki miedzi, olowiu i cynku, znamienny tym, ze dodaje sie topnika obnizajacego temperature likwidusu zuzli w celu ulatwienia oddzielenia roztworu siarczków od zuzli.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze oddzielanie roztworów siarczków od zuzli wy¬ konuje sie w otwartym garze.

3. Sposób wesdlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze dodaje sie topnika niealkalicznego w postaci kawalków do namiaru pieca i o tem¬ peraturze topnienia dosc wysokiej, aby mógl byc przeprowadzony przez piec w stanie za¬ sadniczo niestopionym zanim nie zostanie zmieszany ze spieczona skala plonna w roz¬ topionych zuzlach ponizej poziomu dysz.

4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze topnik laduje sie w postaci kawalków za pomoca osobnego urzadzenia zaladowczego, umieszczonego z jednej strony wierzcholka pieca, najlepiej bezposrednio ponad rynna spustowa zuzli.

5. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze topnik dodaje sie do zuzli w otwar¬ tym garze po spuszczeniu zuzli z pieca.

6. Sposób wedlug zastrz. 1—5, znamienny tym, ze dodaje sie jako topnik krzemionke lub tlenek glinu w postaci kawalków lub tlenek zelaza lub zelazo lub tez ich mieszanine.

7. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze jako topnik uzywa sie material alkaliczny,, jak np. szpat polny, sode lub szpat fluorowy,; Metallurgical Processes Limited The National Smelting Company Limited Metallurgical Development Company Zastepca: mgr inz. Adolf Towpik rzecznik patentowy 575. RSW „Prasa" Kielce. PL