RU2133292C1

RU2133292C1 - Method of lead improving

Info

Publication number: RU2133292C1
Application number: RU98113323A
Authority: RU
Inventors: Н.Ф. Бастраков; А.И. Поздин
Original assignee: Бастраков Николай Федорович
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 1999-07-20

Abstract

FIELD: production of lead from low-grade raw materials. SUBSTANCE: method includes bath drip smelting of lead at temperature of 400-600 C in layer of preliminarily melted slag-forming material in the form of mixture of alkali and sodium fluoride, for instance, in ratio of 9:1 in the amount of 5-10% of lead weight. Bath drip smelting may be realized in standard electroslag refining furnace with use of black lead in the form of electrode immersed with it one end into melted layer of slag-forming material. The method ensures reduction of smelting time, high stable purity of produced lead, prevention of melt mixing, absence of vapor separation in working zone and no need of use of soda and reducing agent in the form of coke and similar substances, possibility of variation of slag bath sizes depending on chemical composition of black lead and possibility of rich lead ores with lead content exceeding 45%. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к процессам получения свинца из низкосортных видов сырья. The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals, in particular to processes for producing lead from low-grade raw materials.

Известен способ низкотемпературной щелочной выплавки свинца, по которому свинецсодержащее сырье плавят со щелочью при температуре 600-700^oC. При этом сразу выплавляется в виде металла основное количество свинца - более 97%. Остальными продуктами плавки являются щелочно-сульфатный плав и газы. Процесс протекает без добавки углеродистого восстановителя, а в окислительных условиях сопровождается большим выделением тепла, т.е. протекает автогенно (М. П. Смирнов "Низкотемпературная экологически чистая технология производства свинца". "Цветные металлы" N 4, 1996 г.). Недостатком этого относительно низкотемпературного процесса является продув плава воздухом для обеспечения перемешивания его с концентратом и более полного окисления сернистых соединений натрия до сульфата, а также невысокая чистота полученного свинца.A known method of low-temperature alkaline smelting of lead, in which lead-containing raw materials are melted with alkali at a temperature of 600-700 ^o C. In this case, the main amount of lead is smelted in the form of metal - more than 97%. Other smelting products are alkaline sulphate smelting and gases. The process proceeds without the addition of a carbon reducing agent, and under oxidizing conditions it is accompanied by a large heat release, i.e. proceeds autogenously (M. P. Smirnov "Low-temperature environmentally friendly technology for the production of lead". "Non-ferrous metals" N 4, 1996). The disadvantage of this relatively low-temperature process is the blowing of the melt with air to ensure its mixing with the concentrate and more complete oxidation of sodium sulfide compounds to sulfate, as well as the low purity of the lead obtained.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ рафинирования свинца, включающий плавку свинца в смеси со шлакообразующим (жидкий едкий натр и селитра) при температуре 415-425^oC с последующим восстановлением свинца при температуре (800-900^oC в расплаве солей карбонатов натрия и калия углеродистым восстановителем (см. пат. РФ N 2062807, кл. C 22 B 13/06, заявл. 23.04.93. опубл. 27.06.96, "Способ рафинирования свинца - прототип).The closest in technical essence to the claimed is a method of refining lead, including melting lead in a mixture with slag-forming (liquid sodium hydroxide and nitrate) at a temperature of 415-425 ^o C followed by reduction of lead at a temperature (800-900 ^o C in a molten salt of sodium carbonates and potassium carbon reducing agent (see US Pat. RF N 2062807, class. C 22 B 13/06, application. 04/23/93. publ. 06/27/96, "The method of lead refining - prototype).

Недостатками указанного способа, выбранным в качестве прототипа для заявляемого технического решения, является большая длительность плавки свинца (3-6 часов), громоздкость процесса рафинирования (два раздельных этапа переработки исходного продукта с неблагоприятно высокими температурами второго этапа, ухудшающими экологическое состояние среды за счет выделения паров свинца), необходимость перемешивания механической мешалкой расплава, недостаточно высокая чистота получаемого свинца. Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является повышение эффективности процесса рафинирования за счет исключения перемешивания расплава и сведения процесса в один этап, а также увеличение чистоты получаемого свинца. Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в многократном сокращении времени плавки, достижении высокой, стабильной чистоты свинца, устранении процессов перемешивания расплава любыми способами, практическое отсутствие выделения паров в рабочей зоне, возможность варьирования размером шлаковой ванны в зависимости от химического состава чернового свинца за счет изменения формируемого объема шлакообразующего, а также отсутствие использования соды и раскислителя в виде кокса и подобных. The disadvantages of this method, selected as a prototype for the claimed technical solution, is the long duration of lead smelting (3-6 hours), the bulkiness of the refining process (two separate stages of processing the initial product with unfavorably high temperatures of the second stage, worsening the environmental condition of the environment due to the release of vapors lead), the need to mix the melt with a mechanical stirrer, insufficiently high purity of the resulting lead. The problem solved by the claimed invention is to increase the efficiency of the refining process by eliminating the mixing of the melt and reducing the process in one step, as well as increasing the purity of the lead obtained. The technical result obtained by using the present invention consists in a multiple reduction of the melting time, achievement of high, stable purity of lead, elimination of melt mixing processes by any means, the practical absence of vapor emission in the working zone, the possibility of varying the size of the slag bath depending on the chemical composition of the crude lead due to changes in the generated volume of slag-forming, as well as the lack of use of soda and deoxidizer in the form of coke and the like.

Для решения задачи в известном способе рафинирования свинца, включающем плавку его в смеси со шлакообразующим с получением металлического свинца и шлака, согласно изобретению, свинец плавят в капельном режиме в слое предварительно расплавленного шлакообразующего при температуре 400-600^oC, а в качестве шлакообразующего используют смесь щелочи и фтористого натрия, например при соотношении 9:1 в количестве 5-10% от массы свинца.To solve the problem in the known method of refining lead, including melting it in a mixture with slag-forming to obtain metallic lead and slag, according to the invention, lead is melted in the droplet mode in a layer of pre-molten slag-forming at a temperature of 400-600 ^o C, and as a slag-forming mixture is used alkali and sodium fluoride, for example, with a ratio of 9: 1 in an amount of 5-10% by weight of lead.

Такой способ рафинирования за счет капельного режима плавки свинца в слое шлакообразующего (с учетом предварительного расплава шлакообразующей смеси) позволяет получать высокую стабильную чистоту металлического свинца, при том, что температура плавки 400-600^oC, обеспечивая указанный режим, отвечает всем экологическим требованиям, исключая выделение газов из расплава.This method of refining due to the drop mode of lead smelting in the slag-forming layer (taking into account the preliminary melt of the slag-forming mixture) allows to obtain high stable purity of metallic lead, while the melting temperature of 400-600 ^o C, providing the specified mode, meets all environmental requirements, excluding gas evolution from the melt.

Добавление фтористого натрия к щелочи повышает эффективность ее действия по глубокому удалению вредных примесей и переводе в плав сурьмы, меди, цинка, железа и др., а также обеспечивает добавочное выделение тепла в процессе плавки в шлаковой ванне, что упрощает процесс плавки и экономит энергию. The addition of sodium fluoride to alkali increases the efficiency of its action for the deep removal of harmful impurities and the transfer of antimony, copper, zinc, iron, etc. to the melt, and also provides additional heat during the melting process in the slag bath, which simplifies the melting process and saves energy.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации показали, что предлагаемый способ рафинирования свинца неизвестен и не следует явным образом из известного уровня техники, то есть соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень". Заявляемый способ может быть реализован на любой стандартной печи шлакового переплава, например Р-951, и, следовательно, является промышленно применимым. Studies on patent and scientific and technical sources of information showed that the proposed method for refining lead is unknown and does not follow explicitly from the prior art, that is, meets the criteria of "novelty" and "inventive step". The inventive method can be implemented on any standard slag remelting furnace, for example P-951, and, therefore, is industrially applicable.

Заявляемый способ рафинирования свинца заключается в следующем. The inventive method of refining lead is as follows.

Свинец подвергают плавке в капельном режиме, например, в качестве электрода в стандартной печи шлакового переплава при температуре 400-600^oC в слое предварительно расплавленного шлакообразующего (смесь щелочи и фтористого натрия) до получения чистого металлического свинца и шлака. Смесь щелочи и фтористого натрия могут использовать при соотношении 9:1 в количестве 5-10% от массы свинца.Lead is subjected to drip melting, for example, as an electrode in a standard slag remelting furnace at a temperature of 400-600 ^o C in a layer of pre-molten slag-forming (a mixture of alkali and sodium fluoride) to obtain pure metallic lead and slag. A mixture of alkali and sodium fluoride can be used at a ratio of 9: 1 in an amount of 5-10% by weight of lead.

Предлагаемый способ опробован в заводских условиях на стандартной печи шлакового переплава типа Р-951. The proposed method is tested in the factory on a standard furnace slag remelting type R-951.

Пример конкретного выполнения способа. An example of a specific implementation of the method.

Берут 70 кг чернового свинца в виде стержня цилиндрической формы ⌀ 90 мм и устанавливают в качестве электрода в печи шлакового переплава Р-951. Конец стержня погружают в предварительно расплавленное графитовым электродом шлакообразующее (флюс из смеси щелочи и фтористого натрия в соотношении 9:1 в количестве 15 кг). Такое количество флюса в опытной плавке было взято исходя из размеров шлаковой ванны для создания необходимой величины слоя шлакообразующего, в которое был погружен конец свинцового стержня. При "подгонке" размеров стержня к размерам ванны количество флюса может быть снижено до 5-10% от веса стержня. Плавку ведут при температуре расплава 400^oC. Конец свинцового стержня плавится в капельном режиме в слое расплавленного шлакообразующего, каплями спускаясь на дно ванны (печи) с постепенной кристаллизацией и вытеснением слоя шлакообразующего вверх по высоте расплавляемого стержня. Время плавки до полного расплавления стержня указанных размеров составило 15 минут. Процесс плавки проходил при полном отсутствии газовыделения и без какого-либо перемешивания расплава. Выход годного составил 98% при чистоте, соответствующей стандарту первого класса чистоты (99,99).Take 70 kg of rough lead in the form of a rod of a cylindrical shape ⌀ 90 mm and set as an electrode in a furnace of slag remelting R-951. The end of the rod is immersed in a slag-forming pre-molten graphite electrode (flux from a mixture of alkali and sodium fluoride in a ratio of 9: 1 in an amount of 15 kg). Such an amount of flux in the experimental smelting was taken based on the dimensions of the slag bath to create the necessary size of the slag-forming layer into which the end of the lead rod was immersed. When "fitting" the size of the rod to the size of the bath, the amount of flux can be reduced to 5-10% of the weight of the rod. Melting is carried out at a melt temperature of 400 ^o C. The end of the lead rod melts in the drip mode in a layer of molten slag-forming, dropping down to the bottom of the bath (furnace) with gradual crystallization and forcing the slag-forming layer upward along the height of the molten rod. The melting time to complete melting of the rod of the indicated sizes was 15 minutes. The melting process took place in the complete absence of gas evolution and without any mixing of the melt. The yield was 98% with a purity corresponding to the standard of the first class of purity (99.99).

Химический состав исходного и товарного продуктов отражен в таблице (см. таблицу в конце описания). The chemical composition of the starting and commercial products is shown in the table (see table at the end of the description).

Предлагаемый способ рафинирования в сравнении с известным более эффективен, так как значительно (многократно) сокращает время плавки при обеспечении стабильно высокой чистоты получаемого свинца. The proposed refining method in comparison with the known one is more effective, since it significantly (many times) reduces the melting time while ensuring a consistently high purity of the resulting lead.

Кроме этого, предлагаемый способ представляет собой практически безотходную технологию: 25-30% плава возвращают обратно в производство, оставшееся после переработки направляют на стекольное производство и производство гипса. In addition, the proposed method is a virtually waste-free technology: 25-30% of the melt is returned back to production, the remaining after processing is sent to glass production and gypsum production.

Предлагаемый способ рафинирования свинца может быть применим в промышленных условиях на заводах вторичных цветных металлов и аккумуляторных заводах, а также при переработке богатых свинцовых руд с содержанием свинца свыше 45%. The proposed method for refining lead can be applied under industrial conditions in secondary non-ferrous metal plants and battery plants, as well as in the processing of rich lead ores with a lead content of over 45%.

Claims

1. The method of refining lead, including melting it in a mixture with slag-forming to obtain metallic lead and slag, characterized in that the lead is melted in the droplet mode in a layer of pre-molten slag-forming at a temperature of 400 - 600 ^o C, and as a slag-forming mixture using alkali and sodium fluoride.

2. The method according to claim 1, characterized in that the mixture of alkali and sodium fluoride is used at a ratio of 9: 1 in an amount of 5 to 10% by weight of lead.