PL94827B1 - Sposob formowania rozdrobnionych materialow zawierajacych metale lub zwiazki metali - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób formowania rozdrobnionych materialów zawierajacych metale lub zwiazki metali, w obecnosci srodków wiazacych, umozliwiajacy miedzy innymi wykorzystanie mate¬ rialów pylistych jako pelnowartosciowego surowca w procesach metalurgicznych.Metody metalurgicznego odzyskiwania na przy¬ klad tlenków cynku i kolejno cynku metalicznego wzglednie olowiu polegaja w ogólnosci na opera¬ cjach wysokotemperaturowej desorpcji, a nastepnie redukcji tlenków metali. Procesom tym towarzysza zjawiska wydzielania i przeplywu gazów, które unoszac drobne ziarna przerabianego materialu wplywaja na pogorszenie warunków technologicz¬ nych i wzrost kosztów przerobu. Niezbedne jest za¬ tem przygotowanie materialów wsadowych w posta¬ ci wiekszych aglomeratów. Obecnie w praktyce przemyslowej stosuje sie przewaznie metody aglo¬ meracji przez wysokotemperaturowe spiekanie skladników wsadowych w obrotowych aparatach typu bebnowego lub w prasach walcowych. Sposo¬ by te wiaza sie jednak z duzymi kosztami energe¬ tycznymi i inwestycyjnymi.Znane jest równiez formowanie brykietów przez wprowadzanie skladników wiazacych poszczególne ziarna rozdrobnionego materialu i nastepne sfor¬ mowanie tak przygotowanej masy .do brykietów za pomoca znanych urzadzen formujacych.Na przyklad wedlug patentu francuskiego nr 1 565 074 prowadzi sie brykietowanie pylistych ma¬ terialów zawierajacych tlenki metali przy uzyciu lepiszcz organicznych w postaci produktów desty¬ lacji smól weglowych i olejów mineralnych. Sposób ten wymaga jednak stosowania deficytowych surow- l ców, przy czym trwalosc brykietów jest zalezna od. wysokosci temperatury. Przy pewnych zakresach temperatur zachodzi uplastycznianie i destrukcja lepiszcza oraz spadek wytrzymalosci brykietów.Z kolei proponowane przez niektóre patenty metody brykietowania przewidujace uzycie lepiszcz nieorga¬ nicznych posiadaja równiez wady.Na przyklad stosowanie cementu portlandzkiego, zalecanego w patencie amerykanskim nr 3 264 090 wymaga dokladnego ujednorodnienia mieszaniny i wiaze sie z koniecznoscia prowadzenia skompliko¬ wanych procesów aktywowania i utwardzania le¬ piszcza.Natomiast w patencie RFN nr 1558 435 podany jest sposób przeróbki lotnych pylów zawierajacych M zwiazki siarkowe, tlenki mieszane cynku i olowiu oraz metale jak kadm, cynk, tal, ind i chlor, któ¬ ry w jednym procesie technologicznym umozliwia prawie calkowite oddzielenie olowiu i cynku, wzglednie cynku i cyny. Rozwiazanie to polega na w stapianiu lotnych pylów lub mieszaniny tlenków w temperaturze 820—1000°C, z siarczanem baru i czyn¬ nikiem redukujacym. Wydzielajace sie podczas pro¬ cesu pary cynku utlenia sie do tlenku cynku i wy¬ traca z piecowych gazów odlotowych. Czesc cynku 31 zas tworzy w postaci kamienia cynkowo-barowego 94 82794 82? S zuzel, który daje sie oddzielic w postaci fazy blot¬ nej. Metoda ta pozwala na przeróbke lotnych py¬ lów róznego pochodzenia zawierajacych cynk i olów lub tlenki tych metali, niezaleznie od srednicy zia¬ ren oraz stosunku olowiu do cynku.Celem wynalazku bylo znalezienie efektywnego sposobu formowania rozdrobnionych materialów zawierajacych miedzy innymi metale lub zwiazki pierwiastków amfoterycznych, wystepujacych prze¬ waznie w postaci pylów, do korzystnej dla ich dal¬ szej przeróbki .postaci, zwlaszcza brykietów.Stwierdzono, ze wytwarzajac srodek wiazacy na granicy faz ziarenek materialu metalonosnego, bez¬ posrednio w przetwarzanym materiale mozna w korzystny sposób przeprowadzic formowanie roz¬ drobnionego materialu, przy niskim nakladzie ener¬ getycznym uzyskujac ksztaltki o wysokiej wytrzy¬ malosci po wysuszeniu i po obróbce termicznej.Istota wynalazku polega na zastosowaniu jako srodka wiazacego w procesie formowania materia¬ lów metalonosnych cynkanów, glinianów, olowinów i kadmianów, korzystnie zwiazków utworzonych bezposrednio w procesie przygotowywania materia¬ lów metalonosnych do formowania przez traktowa¬ nie ich alkaliami.Sposobem wedlug wynalazku formowanie roz¬ drobnionych materialów zawierajacych metale lub zwiazki metali, prowadzi sie stosujac w charakte¬ rze srodka wiazacego cynkany, gliniany, olowiny i kadmiany metali alkalicznych lub ziem alkalicz¬ nych, zwlaszcza sodu lub wapnia.Produkty reakcji pierwiastków amfoterycznych z zasadami metali I i/lub II grupy ukladu okreso¬ wego piarwiastków, zastosowane w procesach for¬ mowania rozdrobnionych materialów metalonos¬ nych, glównie w procesach metalurgicznych przez wprowadzenie ich w postaci roztworu do mate¬ rialu, tworza w trakcie suszenia spoiny o duzej wytrzymalosci.Najkorzystniej pod wzgledem ekonomicznym pro¬ ces przebiega jezeli rozdrobnione materialy zawie¬ rajace oprócz innych metali, metale i zwiazki me¬ tali amfoterycznych, na przyklad rudy, pyly, pól¬ produkty lub materialy zwrotne z procesów meta¬ lurgicznych, zrasza sie bezposrednio roztworami wodorotlenków metali alkalicznych i/lub ziem al¬ kalicznych, korzystnie wodorotlenkami sodu i/lub wapnia, ewentualnie z dodatkiem krzemionki.W tym przypadku reakcja miedzy pierwiastkami amfoterycznymi lub miedzy zwiazkami pierwiast¬ ków amfoterycznych, wystepujacymi w pólproduk¬ tach lub materialach zwrotnych zachodzi w mate¬ riale o dobrze rozwinietej powierzchni.W procesie stosuje sie roztwory metali alkalicz¬ nych lub ziem alkalicznych o takim stezeniu, przy którym stosunek wagowy wprowadzonego wodoro¬ tlenku do materialu metalonosnego wynosi 1—10% wagowych. Proces prowadzi sie w znanych urza¬ dzeniach mieszalniczych, w których podczas mie¬ szania wprowadza sie sposobem ciaglym material metalonosny i zrasza roztworami wodorotlenku po¬ wodujac równomierne zwilzenie masy. W tych wa¬ runkach zachodzaca reakcja chemiczna powoduje tworzenie sie, a jednoczesnie równomierne roz¬ mieszczenie srodka wiazacego w calej masie. 4 Powstale produkty reakcji jak cynkany, gliniany, olowiany, olowiny i kadmiany sodu wzglednie wap¬ nia rozpuszczone w wodzie, przechodza kolejno w stan nasycenia, a nastepnie przesycenia w przy- padku stosowania goracego roztworu lugu i tworza na powierzchni ziarenek scisle przylegajaca war¬ stewke. Wilgotny material formuje sie, po czym suszy w znany sposób, przy czym w trakcie for¬ mowania pod wplywem sprasowania przestrzenie ie miedzy ziarnami rozdrobnionego materialu zostaja wraz z srodkiem wiazacym scisle upakowane i two¬ rza podczas suszenia spoine o duzej wytrzymalosci, dzieki powinowactwu chemicznemu powloki ziare¬ nek do masy ziarenek.Wytrzymalosc bebnowa ksztaltek po wysuszeniu uformowanych ze srodkiem wiazacym, wedlug wy¬ nalazku, oznaczona w bebnie obrotowym wedlug polskiej normy PN/C-04332 w zaleznosci od skladu mieszanki wynosi 60—97%.Materialy metalonosne uformowane wobec srod¬ ka wiazacego stosowanego i wytworzonego sposo¬ bem wedlug wynalazku, tworza pod wplywem tem¬ peratury spieki o duzej wytrzymalosci na scieranie.Wprowadzenie do srodowiska rozdrobnionego ma- terialu, podczas mieszania wraz z wodorotlenkami krzemionki w formie zawiesiny w roztworze lugu sodowego lub innego, wplywa na zwiekszenie wy¬ trzymalosci uformowanych a nastepnie wysuszo¬ nych ksztaltek. Wzrost wytrzymalosci zalezy przy tym od skladu chemicznego formowanego materia¬ lu metalonosnego.Sposób wedlug wynalazku ilustruja ponizsze przy¬ klady.Przyklad I. Do mieszalnika wprowadza sie pylisty pólprodukt I, pochodzacy z jednego etapu metalurgicznego uzyskiwania cynku z rud cynko- nosnych o nastepujacym skladzie: Zn — Pb — Fe — CaO — MgO — Si02 — Al2Os — S — ,52% wagowych ,45% wagowych 7,70% wagowych ,69% wagowych 4,68% wagowych 8,08% wagowych 3,96% wagowych 3,42% wagowych Material metalonosny zrasza sie roztworem wod¬ nym lugu sodowego o stezeniu 35%, uzyskujac mie¬ szanine o skladzie: 50 material metalonosny — 80,8% wagowych NaOH — 6,7% wagowych woda — 12,5% wagowych Mieszanie prowadzi sie w czasie 10 minut w tem- 55 peraturze 20°C, to jest do przereagowania wpro¬ wadzonego roztworu wodorotlenku sodu z zawar¬ tymi w rudzie pierwiastkami amfoterycznymi, cyn¬ kiem i olowiem. Wilgotny material formuje sie na¬ stepnie ^w prasie tlokowej w ksztaltki cylindryczne 60 o srednicy 20 mm i wysokosci 30 mm. Ksztaltki suszy sie w czasie 1 godziny a nastepnie prazy w temperaturze 850°C w czasie 1 godziny. Wytrzy¬ malosc bebnowa ksztaltek po wysuszeniu w tem¬ peraturze 100°C wynosi 86,2%, a po wyprazeniu 65 w temperaturze 850°C — 94,2%.94 827 Przyklad II. Próbe prowadzi sie jak w przy¬ kladzie I z ta róznica, ze rozdrobniony material o skladzie I traktuje sie roztworem NaOH o ste¬ zeniu 20%, wprowadzajac 19,3 czesci wagowe roz¬ tworu zawierajacego 3,8 czesci wagowych NaOH na 80,7 czesci wagowych materialu metalonosnego.Uformowane ksztaltki po wysuszeniu w tempera¬ turze 100°C wykazuja wytrzymalosc bebnowa 62,5%, a po wyprazeniu w temperaturze 850°C wytrzyma¬ losc bebnowa wynosi 83,6%.Przyklad III. Próbe prowadzi sie jak w przy¬ kladzie I z ta róznica, ze material podlegajacy for¬ mowaniu stanowi mieszanine materialu I z pólpro¬ duktem odpadowym z procesu metalurgicznego II w stosunku 1:11 = 4,50:1. Sklad surowca II jest na¬ stepujacy: Zn — Pb — Fe — CaO — MgO — Si02 — ALA — S — As — 28,5% wagowych 42,5% wagowych 17% wagowych 1,3% wagowych 0,4% wagowych 1,5% wagowych 0,8% wagowych 1,0% wagowych 0,1% wagowych Do mieszaniny I i II wprowadza sie 23-procentowy roztwór wodny wodorotlenku potasu i piasek uzy¬ skujac wilgotna mase o skladzie: material metalonosny — 72,7% wagowych krzemionka — 8,5% wagowych KOH — 4,3% wagowych woda — 14,5% wagowych Po wymieszaniu, uformowaniu i wysuszeniu ksztal¬ tek prowadzi sie badania wytrzymalosciowe. Wy¬ trzymalosc bebnowa ksztaltek po wysuszeniu wy¬ nosi 92,86%, a po wyprazeniu w temperaturze 850°C — 93,69%.Przyklad IV. Do mieszalnika wprowadza sie rozdrobniony material III o skladzie: Zn — 17,8% wagowych Pb — 58,23% wagowych Fe — 1,92% wagowych CaO — 1,27% wagowych MgO — 0,34% wagowych Si02 — 0,91% wagowych A1203 — 0,77% wagowych S — 0,73% wagowych As — 0,10% wagowych Material metalonosny zrasza sie 44-procentowym roztworem NaOH uzyskujac wilgotna mase o skla¬ dzie: material metalonosny —¦ 89,23% wagowych NaOH— 4,69% wagowych woda — 6,06% wagowych / Uformowane ksztaltki po wysuszeniu wykazuja wytrzymalosc bebnowa 90,5%, a po wyprazeniu w temperaturze 850°C — 65,2%, poniewaz w tym przypadku, w trakcie wyprazenia stwierdzono wy¬ topienie olowiu. 40 45 6 Przyklad V. W próbie tej formuje sie mie¬ szanine materialów III z materialem metalonosnym IV, bogatym w cynk, stanowiacym pólprodukt w procesie metalurgicznym o skladzie: Zn — 40,24% wagowych 50 55 Pb — Fe — CaO — MgO — Si02 — A1203 — S — 8,74% wagowych 6,11% wagowych 7,89% wagowych 3,58% wagowych 7,11% wagowych 3,86% wagowych 2,73% wagowych Mieszanine materialu III z IV w stosunku III:IV = = 1:2,7 miesza sie z 25-procentowym roztworem wodnym wodorotlenku sodu i piaskiem, dobierajac tak ilosci roztworu, aby na 80,3 czesci wagowych materialu metalonosnego przypadlo 3,6 czesci wa¬ gowych NaOH oraz 5,5% wagowych krzemionki.Wytrzymalosc bebnowa uformowanych ksztaltek po wysuszeniu wynosi 97,5%, a po wyprazeniu 'w temperaturze 850°C wynosi 96%.Przyklad VI. Do mieszalnika wprowadza sie rozdrobniony material w postaci mieszaniny mate¬ rialy IV z materialem II w stosunku wagowym IV:II = 2,7:1. W trakcie mieszania surowiec zrasza sie 25-procentowym roztworem wodnym wodoro¬ tlenku sodowego w takiej ilosci, by na 80,3 czesci wagowych materialu metalonosnego przypadalo 3,6 czesci wagowych NaOH. Ponadto wraz z roztwo¬ rem wprowadza sie w formie zawiesiny krzemion¬ ke w stosunku wagowych 5,5 czesci wagowych na 80,3 czesci wagowych materialu metalonosnego.Wilgotny material formuje sie i suszy w czasie 1 godziny w temperaturze 100°C. Ksztaltki po wy¬ suszeniu posiadaja wytrzymalosc bebnowa 91,0%, a po wyprazeniu w 850°C — 96,5%.Przyklad VII. Próbe prowadzi sie jak w przykladzie VI z ta róznica, ze do wodnego roz¬ tworu wodorotlenku sodu wprowadza sie dodatko¬ wo wodorotlenek wapnia w ilosci 0,6 czesci wago¬ wych 100-procentowego Ca(OH)2 w stosunku do 80,3 czesci wagowych materialu metalonosnego.Wytrzymalosc bebnowa ksztaltek po wysuszeniu wynosi 95,3%, a po wyprazeniu 96,5%. \ roztworami wodorotlenków jnetali alkalicznych i/lub ziemi al¬ kalicznych, w takiej ilosci by stosunek wagowy wprowadzonego wodorotlenku do materialu meta¬ lonosnego wynosil 1—10% wagowych. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób formowania rozdrobnionych materialów zawierajacych metale lub zwiazki metali w obecno¬ sci srodków wiazacych, znamienny tym, ze jako srodki wiazace stosuje sie zwiazki amfoteryczne, jak cynkany, gliniany, olowiny i kadmiany, korzystnie zwiazki wytworzone w wyniku bezposredniego traktowania materialu przygotowanego do formo¬ wania wodorotlenkami metali alkalicznych i/lub ziem alkalicznych, ewentualnie z dodatkiem krze¬ mionki, przy czym reakcje prowadzi sie mieszajac rozdrobniony material metalonosny * PL