Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania metali i stopów niskotopliwych w znanych krótkich piecach obrotowych z odpa¬ dów metalurgicznych zawierajacych znaczne ilosci metali w postaci metalicznej a zwlaszcza cynku metalicznego w plytach ze zgarów cynkowych, powstalych w piecach do przetapiania katod cyn¬ ku elektrolitycznego oraz zgarów hutniczych, otrzymywanych z pieców szybowych do wytapia¬ nia cynku i olowiu. Wynalazek dotyczy takze wytwarzania metali z popiolów otrzymywanych W krótkich piecach obrotowych.Sposób wytwarzania cynku metalicznego w ply¬ tach wedlug patentu glównego nr 50869 ze zga¬ rów cynkowych polega na tym, ze zgary cynkowe powstale przewaznie w plomiennych piecach do stapiania cynku blokowego, w plomiennych pie¬ cach rafinacyjnych oraz w piecach do przetapia¬ nia katod cynku elektrolitycznego, zawierajace 10 15 20 25 30 wagowo do okolo 60% a nawet do 70°/o cynku metalicznego laduje sie recznie lub mechani¬ cznie do bebnów krótkich pieców obrotowych.Cynk metaliczny zawarty w zgarach cynkowych w temperaturze do 600°C stapia sie na "plynny metal w czasie ruchu obrotowego bebna pieca obrotowego. Po pewnym czasie, m beben zatrzy¬ muje sie i wypuszcza z niego cynk do pieca odstojowego lub rafinacyjnego. W] piecach tych w temperaturze od 430—450°C dokonuje sie rafinacji likwacyjnej w celu oddzielenia cynku od olowiu oraz zelaza. W bebnie pieca obroto¬ wego, po spuszczeniu plynnego metalu, pozo¬ staja popioly cynkowe, które usuwane sa z beb¬ na. Popioly cynkowe zawieraja "przede wszyst¬ kim tlenek cynku, czesciowo takze cynk me¬ taliczny oraz chlorek cynku i po zmieszaniu z weglem — reduktorem poddaje sie je oddziel¬ nie procesowi redukcji w piecach destylacyjnych o muflach lezacych.Otrzymane w procesie redukcji popiolów cyn¬ kowych kondensatorowe zgary cynkowe w nad¬ stawkach i surowy pyl cynkowy w metalowych balonach, obok cynku hutniczego kierowane sa do stapiania w piecu obrotowym lub zawracane sa do namiaru zlozonego z popiolów cynkowych, powstalych w procesie stapiania zgarów cynko¬ wych wedlug wynalazku. Kondensatorowe zgary cynkowe i surowy pyl cynkowy, zawracany jest do namiaru pieców destylacyjnych az do chwili, 56533s 56533 4 ¦ < kiedy zawartosc chloru w nich nie przekroczy wagowo 3°/o. Gdy ilosc chloru w zgarach cynko¬ wych jest powyzej tej granicy, wtedy kondensa¬ torowe zgary cynkowe i surowy pyl cynkowy pod¬ daje sie odchlorowaniu przy pomocy wapna pa¬ lonego. Proces odchlorowania prowadzony jest w odpowiedniej temperaturze z tym, ze mozna dla przyspieszenia procesu odchlorowania oddzialowy- wac na zgary cynkowe para wodna, która powo- ./dttje szybsze uzyskanie odpowiedniej temperatury, ^której chlorek cynku rozklada sie, a chlor wia¬ ze sie wapniem. Proces odchlorowania mozna takze przeprowadzic przez rozpuszczenie chlorku cynku w wodzie, nastepnie osuszenie odchlorowa- nych kondensatorowych zgarów cynkowych i su¬ rowego pylu cynfcowego. W przypadku przekro¬ czenia wagowo 3% chloru w popiolach cynkowych, uzyskanych w procesie stapiania w piecach obro¬ towych zgarów cynkowych powstalych przewaznie w plomiennych piecach do stapiania cynku bloko¬ wego, w plomiennych piecach rafinacyjnych ora$ w piecach do przetapiania katod cynku elektro¬ litycznego poddaje sie je odchlorowaniu.Odmiana wynalazku glównego polega na tym, ze przed zaladowaniem zgarów cynkowych do bebna pieca obrotowego suszy sie je w atmosferze suchego powietrza w celu odparowania z nich wody nie- zwiazanej oraz przynajmniej czesciowe odparowa¬ nie z nich wody higroskopijnej, zwiazanej przede wszystkim z chlorkiem cynku.Kolejna odmiana wynalazku glównego polega na tym, ze zgary cynkowe, przepuszcza sie przez walce W celu zgniecenia w postaci blaszek cynku meta¬ licznego. Po tej operacji zgary cynkowe poddaje sie przesiewaniu na przyklad w sitach bebnowych, gdzie nastepuje oddzielenie blaszek cynku metalicz¬ nego od drobnoziarnistego tlenku cynku. Blaszki metalicznego cynku stanowia wsad do pieców obro¬ towych, a drobnoziarnisty tlenek cynku zawiera¬ jacy znaczne ilosci chlorku cynku i pewne ilosci chlorku amonu poddaje sie po odchlorowaniu re¬ dukcji w piecach destylacyjnych o muflach lezacych.Popioly cynKowe uzyskane w bebnach pieców obrotowych w czasie stapiania zgarów cynkowych oraz drobnoziarnisty tlenek cynku w procesie prze¬ siewania poddanych walcowaniu zgarów cynko¬ wych, przed ich procesem redukcji w piecach de¬ stylacyjnych o muflach lezacych, poddawane sa spaletyzowaniu, w celu poprawy przewiewnosci wsadu w czasie procesu redukcji.Niedogodnoscia sposobu wytwarzania cynku me¬ talicznego w plytach ze zgarów cynkowych wedlug patentu glównego nr 50869 jest zwlaszcza koniecz¬ nosc kierowania popiolów cynkowych z pieców obrotowych, zawierajacych przede wszystkim tle¬ nek cynku do procesu destylacji w piecach desty¬ lacyjnych o muflach lezacych. Operacja ta daje pozadany efekt, ale powstaje w czasie procesu destylacji znaczna ilosc kondensatorowych zgarów cynkowych oraz metalicznego pylu cynkowego, które nalezy z kolei takze stapiac w piecu obro¬ towym.Znany inny sposób wytwarzania cynku metalicz¬ nego w plytach ze zgarów cynkowych powstalych w piecach do stapiania katod cynku elektrolitycz¬ nego polega na tym, ze zgary cynkowe laduje sie do mlyna kulowego wypelnionego kulami odlanymi z cynku. Mlewo rozdziela sie na mokro na sitach, na których pozostaje cynk metaliczny. Gestwe 5 zawierajaca popioly filtruje sie, filtrat zawraca sie do mlyna a osad z filtru o wilgotnosci 20 do 25°/o wagowych dodawany jest do wsadu przezna¬ czonego do pieców prazalniczych blendy cynko¬ wej. W osadzie znajduje sie jeszcze od 8 do 10°/o wagowych cynku metalicznego o uziarnieniu od 0,5 do 1 mm. Oddzielony cynk metaliczny prze¬ tapia sie w tyglach lub w indukcyjnym piecu elektrycznym w temperaturze okolo 600 °Cl W cza¬ sie przetapiania stosuje sie jako warstwe ochronna salmiak. Powstajacy popiól o znacznej zawartosci cynku metaliczngo zawracany jest do mlyna ku¬ lowego.Niedogodnoscia tego sposobu jest zwlaszcza sto¬ sowanie salmiaku w czasie przetapiania cynku me¬ talicznego z powodu powstawania chlorku cynku, który przechodzi do roztworu w czasie obróbki po¬ piolów w mlynie kulowym. Takze operacja mie¬ lenia zgarów cynkowych na mokro powoduje znaczne straty cynku w postaci chlorku cynku, który przechodzi latwo do wody. Poza tym, cynk metaliczny oddzielony na sitach w czasie procesu stapiania zawiera pewna ilosc wilgoci, co powo¬ duje jego utlenianie i zmniejszenie odzysku w po¬ staci metalicznej.Dotychczas takze znany inny sposób wytwarza¬ nia cynku metalicznego w plytach ze zgarów cyn¬ kowych powstalych w piecach do stapiania katod cynku elektrolitycznego polega na tym, ze zgary cynkowe miele sie na goraco w mlynie kulowym zaopatrzonym w sito umieszczone centrycznie do plaszcza mlyna. Na sitach pozostaje cynk meta¬ liczny a przez sita przechodzi popiól zawierajacy niewielka ilosc drobnych kulek metalicznego cyn¬ ku. Mlyn pracuje nachylony pod pewnym katem od osi poziomej. Z mlyna wypadaja grube czastki cynku a rozdzial glównej masy metalicznego cyn¬ ku od popiolu odbywa sie na sitach. Oddzielony cynk metaliczny stosuje sie do produkcji pylu cyn¬ kowego.Niedogodnoscia tego sposobu jest znaczne utle¬ nianie cynku metalicznego w czasie mielenia w podwyzszonych temperaturach.Znany inny sposób wytwarzania cynku metalicz¬ nego w plytach ze zgarów cynkowych powstalych w piecach do stapiania katod cynku elektrolitycz¬ nego polega na tym, ze zgary cynkowe laduje sie do nieprzeponowo ogrzewanych bebnów obroto¬ wych. W bebnach nastepuje dokladne wymieszanie zgarów cynkowych, co sprzyja intensywnemu dzia¬ laniu chlorku amonowego (salmiaku) zawartego w zgarach. Kulki metaliczne lacza sie ze soba w wieksze zespoly, dzieki czemu nastepuje czescio¬ wa segregacja cynku metalicznego ze zgarów. Po¬ zostalosc po operacji bebnowej kieruje sie na sita wibracyjne pracujace w obiegach zamknietych z mlynem i transporterami. Material przechodzacy przez sito spada na transportery i kierowany jest do pieców prazalniczych blendy cynkowej. Pozo¬ stalosc na sicie, po zmieleniu w mlynach, wraca z powrotem na sita. Operacja powtarzana jest az 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6056533 5 6 do calkowitego oddzielenia resztek metalu ze zga¬ rów. Cynk z sit laczy sie z cynkiem z bebna i przetapiany jest wspólnie z cynkiem katodowym.Gazy z bebnów i sit wibracyjnych kierowane sa do odpylni workowych, gdzie oddzielane sa pyly zawierajace wagowo do 70% Zn i 18% Cl. Pyly te zawracane sa równiez do prazalni blendy cyn¬ kowej.Niedogodnoscia sposobu jest stosunkowo niski odzysk cynku metalicznego oraz znaczny stopien utleniania drobnych czastek cynku metalicznego w czasie stapiania wspólnie z cynkiem katodowym.Dotychczas takze znany inny sposób przerobu zgarów cynkowych powstalych w piecach do sta¬ piania katod cynku elektrolitycznego polega na tym, ze zgary poddaje sie przesiewaniu, przy czym po¬ pioly (podziarnó) z przesiewalni grudkuje sie z do¬ datkiem elektrolitu zwrotnego z hali wanien, zu¬ zywajac na 100 kg popiolu okolo 31 kg elektrolitu.Zgrudkowany material prazy sie w piecu obroto¬ wym, ogrzewanym gazem w atmosferze silnie utle¬ niajacej, przy temperaturze od 570 do 610°C.W wyniku prazenia odpedza sie 91% wagowych chloru zawartego w popiolach oraz utlenia sie prawie 97% wagowych cynku metalicznego z po¬ piolów. Piec obrotowy, w którym dokonuje sie sulfatyzujacego prazenia zaopatrzony jest w cyklon i w komore odpylajaca, w których wylapuje sie pyly porwane przez gazy piecowe.Niedogodnoscia tego sposobu sa straty powyzej 10% wagowych cynku w czasie procesu prazenia oraz siarki w wysokosci okolo 85% wagowych.Znany sposób wytwarzania cynku metalicznego ze zgarów cynkowo-olowiowych tworzacych sie w kondensatorach, korytach chlodniczych i zbior¬ nikach (piecach) segregujacych pieca szybowego do jednoczesnego otrzymywania cynku i olowiu oraz pyl cynkowy z domieszka olowiu otrzymy¬ wany przy mokrym odpylaniu gazów w pluczkach pieca szybowego, polega na tym, ze zgary cyn- kowo-olowiowe i pyl cynkowy z domieszka olo¬ wiu spieka sie na tasmowej maszynie spiekalniczej po zmieszaniu z materialami zawierajacymi cynk i olów. W czasie spiekania czesci metaliczne za¬ warte w zgarach cynkowo-olowiowych i w pyle cynkowym z domieszka olowiu utleniaja sie.Otrzymany spiek kieruje sie do pieca szybowego, w którym dokonuje sie redukcji tlenkowych zwiazków cynku i olowiu.Niedogodnoscia stosowanego sposobu jest zwlasz¬ cza fakt kierowania do procesu spiekania mate¬ rialów o znacznej zawartosci czesci metalicznych, których odzysk nie wymaga stosowania redukcji w piecach szybowych i tylko powoduje ogranicza¬ nie wydajnosci maszyny spiekalniczej i z kolei pieca szybowego przy jednoczesnym zwiekszeniu zuzycia wegla-reduktora i energii cieplnej. Poza tym dodatek zgarów cynkowo-olowiowych i pylu cynkowego z domieszka olowiu powoduje obnize¬ nie wytrzymalosci uzyskiwanego spieku z powodu zmian objetosci spieku jakie powoduja tworzace sie tlenki metali zwlaszcza z metalicznego cynku i olowiu.Celem wynalazku jest usuniecie lub co najmniej zmniejszenie niedogodnosci wytwarzania metali i stopów niskotopliwych z odpadów metalurgicz¬ nych a zwlaszcza cynku metalicznego w plytach ze zgarów cynkowych zawierajacych cynk meta¬ liczny.Zadanie wytyczone w celu zmniejszenia nie¬ dogodnosci' zostalo rozwiazane zgodnie z wynalaz¬ kiem w ten sposób, ze odpady metalurgiczne powstale w czasie stapiania metali i stopów nisko¬ topliwych oraz w trakcie otrzymywania metali i stopów niskotopliwych zawierajace w postad metalicznej metale co najmniej w czesci wcho¬ dzace w sklad odpadów metalurgicznych, przesie¬ wa sie na sitach, po czym podziarnó poddaje sie najkorzystniej segregacji powietrznej a nadziarno w przypadku znacznej zawartosci przerostów tlen¬ kowych rozdrabnia sie i poddaje sie oddzielnie przesiewaniu na sitach, przy czym podziarnó pod¬ daje sie z kolei segregacji powietrznej a uzyskana czesc metaliczna z przesiewania na sitach (nad¬ ziarno) i w czasie segregacji powietrznej kieruje sie do przetopu w krótkich piecach obrotowych.Czesc metaliczna odpadów metalurgicznych w tem¬ peraturze od 650 °C stapia sie na plynny metal w czasie ruchu obrotowego bebna krótkiego pieca obrotowego. Po okresie od 6 do 8 godzin beben za¬ trzymuje sie, wypuszcza sie z niego cynk do pieca rafinacyjnego. W piecu rafinacyjnym w przypadku cynku zawierajacego olów w temperaturze od 430 do 450°C dokonuje sie rafinacji metoda likwacji w celu oddzielenia olowiu od cynku. Po procesie stapiania i usuwania plynnego metalu z bebna krótkiego pieca obrotowego usuwa sie popioly zawierajace takze czesciowo metale w postaci nie- zwiazanej poddaje sie oddzielnie procesowi prze¬ robu w celu odzysku metali na drodze piro- metalurgicznej lub hydroelektrometalurgicznej..Czesc tlenkowa odpadów metalurgicznych kieruje sie wspólnie z popiolami z krótkiego pieca obro^ towego do procesu lugowana, zwlaszcza w przy¬ padku znacznej zawartosci cynku z procesu od¬ zysku metali na drodze pirometalurgicznej lub hydroelektrometalurgicznej.Do procesu hydroelektrometalurgicznego kieruje sie materialy zawierajace przewaznie cynk, przy czym w przypadku nieznacznej zawartosci meta¬ licznego cynku przewaznie poddaje sie materialy tlenkowe lugowaniu w celu otrzymania siarczanu cynkowego a nastepnie elektrolizie w celu wytra¬ cenia z elektrofiltru cynku na katodach. Korzy¬ stnie jest takze materialy tlenkowe zawierajace znaczne ilosci cynku metalicznego kierowac jako dodatek do siarczkowych koncentratów rud cynku i prazyc az do utleniania czesci metalicznych oraz siarczku cynku oraz innych metali lub oddzielnie prazyc po spaletyzowaniu w atmosferze utlenia¬ jacej w piecach obrotowych w celu usuniecia lot¬ nych zwiazków jak chlorek cynku i amonu. Tak przygotowany material kieruje sie do lugowania w celu otrzymania siarczanu cynkowego.Do procesu pirometalurgicznego kieruje sie ma¬ terialy tlenkowe zawierajace znaczne ilosci olo¬ wiu, przy czym materialy te stanowia dodatek do materialów zawierajacych cynk i olów spiekany na maszynach spiekalniczych, po czym uzyskany spiek kieruje sie na piec szybowy, gdzie dokonuje 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 607 56533 8 sie redukcji koksem tlenkowych zwiazków cynku i olowiu uzyskujac cynk i olów.Przedmiot wynalazku jest dokladniej wyjasniony ria podstawie jego przykladów wykonania.Przyklad I. Zgary cynkowe powstajace prze¬ waznie w plomiennych piecach do stapiania ka¬ tod cynku elekrolitycznego zawierajace okolo 60°/o wagowych cynku metalicznego przesiewa sie na sitach o srednicy oczek 5 mm, po czym podziarno poddaje sie segregacji powietrznej gdzie dokonuje sie oddzielenia cynku metalicznego od tlenku cynku, przy czym cynk metaliczny jako o wiek¬ szym ciezarze wlasciwym opada najpierw a tle¬ nek cynku o mniejszym ciezarze wlasciwym uno¬ szony jest strumieniem powietrznym i wychwyty¬ wany jest ostatecznie w odpylnikach odsrodkowych lub filtrze workowym. Nadziarno uzyskane na si¬ tach przewaznie zawiera przerosty tlenkowe i z te¬ go powodu korzystnie jest te frakcje rozdrobnic i nastepnie poddac przesiewaniu na sitach o sred¬ nicy oczek ponizej 3 mm, przy czym uzyskane pod¬ ziarno poddaje sie z kolei segregacji powietrznej a uzyskana czesc metaliczna z przesiewania na sitach (nadziarno) i w czasie segregacji powietrznej kieruje sie do przetopu w krótkich piecach obro¬ towych. Czesc metaliczna zgarów cynkowych kie¬ ruje sie do krótkiego pieca obrotowego i stapia sie w temperaturze do 650°C na plynny cynk w czasie ruchu obrotowego bebna krótkiego pieca obrotowe¬ go. Po okresie od 6 do 8 godzin beben zatrzymuje sie i wypuszcza sie z niego cynk do pieca przeloto¬ wego, po czym odlewa sie w plyty. Po wypuszcze¬ niu plynnego metalu z bebna krótkiego pieca obro¬ towego usuwa sie popioly zawierajace takze czes¬ ciowo cynk w postaci metalicznej, które wspólnie z czescia tlenkowa zgarów cynkowych zawieraja¬ cych tylko nieznaczne ilosci chloru kieruje sie do procesu lugowania oddzielnie lub po zmieszaniu z prazona blenda cynkowa lub tlenkiem cynku w celu otrzymania siarczanu cynkowego. Otrzy¬ many siarczan cynkowy poddaje sie elektrolizie i uzyskuje sie cynk metaliczny na katodach. Czesc zgarów cynkowych i popioly z bebna krótkiego pie¬ ca obrotowego zawierajace znaczne ilosci cynku metalicznego lub chloru dodaje sie do siarczkowych koncentratów rud cynku i prazy sie az do utle¬ niania cynku metalicznego oraz siarczku cynku i innych metali oraz odpedzenia chloru w postaci zwlaszcza chlorku cynku. Proces ten korzystnie jest takze dokonywac w ten sposób, ze czesc tlen¬ kowa zgarów cynkowych i popioly z bebna krót¬ kiego pieca obrotowego po spaletyzowaniu za po¬ moca na przyklad roztworu kwasu siarkowego prazy sie w atmosferze utleniajacej w piecach obrotowych ogrzewanych nieprzeponowo az do utlenienia cynku metalicznego oraz odpedzenia chloru w postaci lotnych zwiazków jak chlorek cynku i chlorek amonu. Tak obrobiony material kieruje sie do lugowania w celu otrzymania siar¬ czanu cynkowego.Przyklad II. Zgary cynkowo-olowiowe two¬ rzace sie w kondensatorach, korytach chlodniczych i zbiornikach segregujacych pieca szybowego do jednoczesnego otrzymywania cynku i olowiu oraz pylu cynkowego z domieszka olowiu, otrzymany przy mokrym odpylaniu gazów w pluczkach pieca szybowego zawierajace srednio do 60°/o wagowych cynku i olowiu metalicznego lub powyzej tej gra- 5 nicy suszy sie na przyklad w atmosferze suchego powietrza w temperaturze ponizej 200°C. Podsu¬ szone materialy poddaje sie przesiewaniu, rozdrob¬ nieniu i segregacji powietrznej (grawitacyjnej) jak w przykladzie I. Czesci metaliczne kieruje sie do io przetopu w krótkich piecach obrotowych i stapia sie w temperaturze do 650°C na plynny metal w czasie ruchu obrotowego bebna krótkiego pieca obrotowego. Po okresie od 6 do 8 godzin beben za¬ trzymuje sie i spuszcza sie z niego plynny metal 15 kierujac go do pieca rafinacyjnego. w; piecu rafi- nacyjnym w temperaturze od 430 do 450°C doko¬ nuje sie rafinacji metoda likwacji w celu oddzie¬ lenia olowiu od cynku. Po spuszczeniu plynnego metalu z bebna krótkiego pieca obrotowego usuwa 23 sie popioly, które wspólnie z czescia tlenkowa zga¬ rów cynkowo-olowiowych i pylu cynkowego kie¬ ruje sie do procesu wymywania woda w przypadku znacznej zawartosci wodorotlenku sodu, arsenianu sodowego, chlorku cynku lub chlorku amonu. Po 25 tym procesie, caly material przewaznie paletyzuje sie i dodaje sie do materialów zawierajacych cynk i olów spiekanych na maszynie spiekalniczej. Uzy¬ skany spiek kieruje sie do pieca szybowego, gdzie dokonuje sie redukcji koksem tlenkowych zwiaz- 30 ków cynku i olowiu oraz uzyskuje sie cynk i olów.Niekiedy korzystnie jest takze spaletyzowane ma¬ terialy kierowac do oddzielnych pieców destylacyj¬ nych wraz z weglem-reduktorem, w których do¬ konuje sie redukcji tlenkowych zwiazków cynku 35 i odzyskuje sie cynk w postaci metalicznej a wy- palki zawierajace glównie olów kieruje sie na tasme spiekalnicza przygotowujaca spiek dla pieca szybowego do jednoczesnego wytwarzania cynku i olowiu lub na piec przewalowy, gdzie uzyskuje 40 sie tlenki cynku i olowiu.Zastosowanie zwlaszcza jednego z przykladów wykonania wynalazku przy wytwarzaniu cynku metalicznego z materialów, zawierajacych cynk w postaci metalicznej umozliwia znaczne zmniej- 45 szenie strat nieuchwytnych cynku oraz zmniejsze¬ nie zuzycia energii cieplnej. PL