RU1809838C - Способ фьюминговани металлсодержащих шлаков - Google Patents

Abstract

Использование: цветна  металлурги , извлечение металлов из отходов металлургического производства. Сущность: шлаки продувают пылевоздушной смесью, при этом используют в качестве восстановител  отработанную теплоизол ционную шихту печей графитации при следующем соотношении углеродистых компонентов, мас.%: уголь 50-77, отработанна  шихта 23-50. 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к способам получени  металлов восстановлением твердыми углеродсодержащими восстановител ми и может быть использовано в производстве цинка, свинца и олова цветной металлургии при фьюминговании металлсодержащих шлаковых расплавов, например, шлаков шахтной свинцовой плавки в шлаковозго- ночных печах с последующих охлаждением отход щих газов в котле-утилизаторе, подогревателе технологического воздуха и улавливанием возгонов из охлажденных газов.

Цель изобретени  - повышение удельной скорости отгонки и извлечени  металла, снижение затрат на переработку.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе переработки фьюмин- гованием металлсодержащих шлаков, например , шлаков шахтной свинцовой плавки, включающем продувку их углеродистой пылевоздушной смесью, содержащей уголь и второй компонент, продувку шлака провод т в одну стадию пылевоздушной смесью

угл  и теплоизол ционной шихты графитации при следующем соотношении компонентов углеродистой смеси, мас.%:

каменный уголь 50-77

теплоизол ционна 

шихта23-50

Предлагаема  к использованию дл  фьюминтовани  шлаков в качестве компонента углеродистой смеси теплоизол ционна  шихта образуетс  после отработки в печах графитации электродного производства смеси углеродистого материала и древесных опил, а также иногда речного песка. В качестве исходных материалов дл  приготовлени  теплоизол ционной шихты печей графитации используют коксовую либо антрацитовую мелочи, пековый коксик и другие .

В за вл емом способе переработки металлсодержащих шлаков, например, цинк- содержащих шлаков свинцовой плавки в отличие от известного вместо дорогосто щего нефтекокса используют отработанную

СО

С

00

о о

00 СА 00

IGO

теплоизол ционную шихту графитации,  вл ющуюс  отходами электродного производства , которую смешивают с углем в заданном соотношении, полученную смесь измельчают и в виде пылевоздушной смеси подают на продувку шлака в одну стадию. Это в сравнении с прототипом снижает затраты на переработку как за счет использовани  более дешевого топлива - восстановител , так и за счет упрощени  технологии пылеприготовлени  углеродистой смеси и продувки ею шлака.

Более высокие скорость отгонки и извлечени  металла (цинка) в возгоны в за вл емом способе в сравнении с прототипом достигаетс  за счет свойств отработанной теплоизол ционной шихты графитации и ее содержани  в углеродистой смеси с каменным углем.

Теплоизол ционна  шихта графитации, каменный уголь (антрацитова  мелочь) и нефтекокс имеют практически равную реакционную способность в пределах 0,6-0,8 мл/с (по СОа), что в одинаковых услови х определ ют их равную способность к газификации углерода, котора , согласно распространенной теории  вл етс  лимитирующей стадией в процессе восстановлени  металлов, например, прифьюмин- говании шлаков:

С + С02 2СО

Положительное же вли ние теплоизол ционной шихты на фьюмингование шлаков согласуетс  с другой трактовкой этого процесса, по которой в ванне шлаковозго- ночной печи протекает два самосто тельных процесса:

- сгорание угольной пыли в области фурм до С02, что обеспечивает необходимую температуру шлака.

- пр мое восстановление шлака углеродом теплоизол ционной шихты:

ZriO + С + СО

Предпочтительное сгорание до CU2 угольного компонента углеродистой смеси св зано с более низкой температурой его воспламенени  (450-470°С против 600- 650°С у теплоизол ционной шихты).

Кроме того, повышение скорости отгонки и извлечение металла в за вл емом способе фьюминговани  шлака в сравнении с известным обусловлено тем, что теплоизол ционна  шихта графитации содержит карбиды золообразующих минеральных примесей (кремни , алюмини , кальци , железа ), которые обеспечивают пр мое довос- становление металла из его трудновосстановимых соединений главным образом,из ферритов. МеО + SiC Mer + 2FeO- SI02+.CO

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

МеО Fe203 СаС - + 2CaO-Si02 +CO

Таким образом,количество теплоизол ционной шихты в углеродистой смеси должно быть не менее той ее части, углерод которой (свободный и св занный в карбиды) расходуетс  на пр мое восстановление металлов (около 20%).

Оптимальное содержание теплоизол ционной шихты в углеродистой смеси в пределах 23-50% зависит от зольности за вл емого компонента (или теплотворной способности его). Нижний предел содержаний распростран етс  на теплоизол ционную шихту повышенной зольности, выполн ющей в процессе фьюминговани  шлаков функцию восстановител  металлов. Верхний же предел относитс  к шихтам пониженной зольности (близкой к зольности угл ), выполн ющим также частично и функцию топлива.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Углеродистую смесь дл  переработки металлсодержащих шлаков фьюминговани- ем готов т путем объемного дозировани  и смешени  угл  и теплоизол ционной шихты графитации. Соотношение угл  и теплоизол ционной шихты в зависимости от ее зольности выдерживают в пределах (1-2):1, что соответствует содержанию теплоизол ционной шихты в углеродистой смеси в пределах 23-50%. Большей зольности теплоизол ционной шихты соответствует меньшее содержание ее в смеси.

Подготовленную таким образом смесь углеродистых компонентов измельчают и в виде пылевоздушной смеси, в т.ч. обогащенной техническим кислородом, подают в фурмы шлаковозгоночной печи. Продувку шлака пылевоздушной смесью провод т в одну стадию при температуре шлака 1200- 1300°С. Режим по продолжительности одного цикла продувки устанавливают либо на заданную производительность шлаковозгоночной печи по переработке шлака, либо на заданное извлечение металла в возгоны. Отход щие газы шлаковозгоночной печи, имеющие температуру 1000-1100°С, используют дл  утилизации тепла в котле- утилизаторе и подогревателе технологического воздуха, которые затем после дополнительного охлаждени  подсосом наружного воздуха направл ют на улавливание возгонов в рукавных фильтрах.

Пример Определение оптимального компонентного состава углеродистой смеси угл  и теплоизол ционной шихты графитации .

На промышленной фьюминг-печи с садкой на 48 т проводили испытани  по переработке шлаков шахтной свинцовой плавки следующего состава, %: цинк 15,5-15,7, медь 0,55-0,75. оксид кальци  10,2-22,3, свинец 1,5-1.8, железо 22,3-23,8, диоксид кремни  22,4-26,0

Дл  приготовлени  углеродистой пыле- воздушной смеси на продувку шлака использовали антрацитовую мелочь АСШ и малозольную теплоизол ционную шихту графитации со следующими характеристиками:

Антрацитова  мелочь

Насыпной вес 0,8 т/м3, Q - 7000 ккал/кг, С - 71 %, зольность 14,2%, летучие 4,5%.

Теплоизол ционна  шихта графитации

Насыпной вес 0,65 т/м3, Q - 6800 ккал/кг, С - 75,5%, зольность 17,1%, летучие 1,2%.

Углеродистую смесь готовили путем объемного дозировани  и смешени  антрацитовой мелочи и теплоизол ционной шихты графитации в соотношении 1:0, 3:1, 3:2, 2:3 и 0:1, что соответствовало содержанию теплоизол ционной шихты в углеродистой смеси равному. %: 0, 23, 35, 50 и 100.

Расход подогретого (до 20С-250°С) технологического воздуха обогащенного техническим кислородом до 30% по объему, дл  подачи углеродистой пыли на продувку шлака выдерживали в среднем на уровне 23 тыс. нм3/час.

Результаты промышленных испытаний, приведенные в табл. 2, свидетельствуют:

- при фьюминговании шлаков с посто нной продолжительностью (170 мин) одного цикла продувки шлака углеродистыми пылевоздушными смес ми удельна  скорость отгонки и величина извлечени  цинка в возгоны выше, чем при фьюминговании на угле, либо на теплоизол ционной шихте графитации;

- оптимальное содержание теплоизол ционной шихты графитации в углеродистой смеси дл  фьюминговани  шлаков, составл ет 23-50%, а угл  50-77%.

- при фьюминговании шлаков на углеродистой смеси оптимального состава в сравнении с фьюмингованием на угле повышаетс  средн   удельна  скорость отгонки цинка на 25-51 г/мин, а извлечение цинка на 2,1-5,0%;

при замене угл  теплоизол ционной шихтой более чем на 50% снижение средней удельной скорости отгонки и извлечени  цинка в возгоны св зано со снижением температуры и увеличением в зкости шлака из-за большого количества вводимой золы,

о чем свидетельствует увеличение выхода продутого шлака (с 90---94% до 104%) и величина извлечени  в него кремневки.

Поэтому при фьюминговании шлаков 5 использование теплоизол ционной шихты дл  замены части угл , котора  в известном способе выполн ет функцию топлива дл  поддержани  необходимой температуры шлака (1200-1300°С) не эффективно.

0П р и м е р 2. Определение сравнительных показателей известного и за вл емого способов переработки металлсодержащих шлаков фьюмингованием.

На промышленной фьюминг-печи с сад5 кой 48 т проводили испытани  по переработке шлаков шахтной свинцовой плавки, содержащих 16,1-16,3% цинка. Содержание других элементов в составе шлаков было в тех же пределах, что в примере 1.

0 При испытани х по предлагаемому способу переработки шлаков углеродистую смесь дл  пылеприготовлени  готовили смешением антрацитовой мелочи и теплоизол ционной шихты графитации повышен5 ной зольности (25,2%) при соотношении объемов названных компонентов равном 3:1, что соответствовало содержанию шихты графитации в углеродистой смеси равному 25%,

0Результаты сравнительных промышленных испытаний, приведенные в табл. 3, свидетельствуют, что предлагаемый способ переработки шлаков фьюмингованием в сравнении с известным обеспечивает:

5 - при равной продолжительности одного цикла продувки шлака (185 мин) повышение извлечени  цинка в возгоны на 1,9% (с 85,3% до 87,2%), а также удельной скорости отгонки его на 20 г/мин (с 735 г/мин до 755

0 г/мин), т.е. на 2,8%;

- при равном извлечении цинка в возгоны (85,35-85,4%) снижение производительности одного цикла продувки (с 185 мин до 175 мин) и повышение тем самым удельной

5 скорости отгонки цинка на 48 г/мин (на 6,5%).. . .

Более высокие показатели предлагаемого способа переработки с сравнении с известным достигаютс  за счет более интен0 Сивной подачи углеродистого топлива с пы- левоздушной смесью на продувку шлака (59,2-64,4 ко/мин против 56,6 кг/мин), что было возможным благодар  более низкой температуре отход щих газов (1061-1073°С

5 против 1250°С). Высока  же температура отход щих газов фьюминг-печи часто превышающа  предельно-допустимую (800°С) дл  воздухоподогревател  в гззоходном такте при фьюминговании шлаков известным способом св зана с высоким содержанием а нефтекоксе летучего углерода, сгорающего в основном в газовом пространстве. Предлагаемый способ переработки металлсодержащих шлаков фьюмингованием по сравнению с прототипом обеспечивает снижение затрат, главным образом, материальных на углеродистый восстановитель. Формула-изобретени  Способ фьюминговани  металлсодержащих шлаков, преимущественно, шлаков свинцовой плавки, включающий продувку их пылевоздушной смесью, содержащей

уголь и другой углеродсодержащий восстановитель , отличающийс  тем, что. с целью повышени  удельной скорости отгонки и извлечени  металлов и снижени  затрат , продувку провод т в одну стадию, причем в качестве углеродсодержащего восстановител  используют отработанную теплоизол ционную шихту печей графитации при следующем соотношении углеродистых

компонентов в смеси, мас.%:

уголь50-77 отработанна  шихта 23-50.

Таблица

Характеристика угл  (антрацита), нефтекокса и теплоизол ци- оннолй шихты графитации

Показатели фьюминговани  шлаков шахтной свинцовой плавки на углеродистой смеси угл  и теплоизол ционной шихты графитации переменного состава при равной пордолжительности одного цикла продувки

Таблица 1

Показатели фьюмиигоеани  шлэка шахтной свинцовой плавки по известному и предлагаемому способам

Таблица 3