RU2801974C1 - Method for removing zinc from zinc-containing electrometallurgical wastes - Google Patents

Method for removing zinc from zinc-containing electrometallurgical wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2801974C1
RU2801974C1 RU2023101158A RU2023101158A RU2801974C1 RU 2801974 C1 RU2801974 C1 RU 2801974C1 RU 2023101158 A RU2023101158 A RU 2023101158A RU 2023101158 A RU2023101158 A RU 2023101158A RU 2801974 C1 RU2801974 C1 RU 2801974C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zinc
wastes
waste
amount
briquettes
Prior art date
Application number
RU2023101158A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тимур Бахтиёрович Хайдаров
Бекзод Бахтиёрович Хайдаров
Дмитрий Викторович Лысов
Дмитрий Сергеевич Суворов
Денис Валерьевич Кузнецов
Сергей Вадимович Волохов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Application granted granted Critical
Publication of RU2801974C1 publication Critical patent/RU2801974C1/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: removal of zinc from the zinc-containing electrometallurgical wastes includes briquetting of wastes, heating them in a tube furnace reactor using hydrogen as a reducing agent, sublimation of zinc into the gas phase, cooling of exhaust gases and gaseous zinc. Waste briquetting is carried out together with coke dust in the amount of 10% and lignosulfonate (LST) binder in the amount of 3% by weight of the zinc-containing waste. Briquettes are heated in a tube furnace at a temperature of 800°C, holding time 4 h, furnace heating rate 20°C/min.
EFFECT: increased efficiency of extraction of zinc from waste, as well as iron content increase from 34.9 to 78.6%.
2 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам переработки отходов металлургического производства, и может быть использовано в переработке цинксодержащей пыли электродуговых печей.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to methods for processing waste from metallurgical production, and can be used in the processing of zinc-containing dust from electric arc furnaces.

К отходам 4 класса можно отнести шлам, который образуется в печи после выплавки стали. В элементном составе данного типа пыли находятся оксиды различных элементов, а по структуре он является мелкодисперсным порошком. Результатом этого загрязнения является негативное влияние на здоровье населения, рост заболеваемости сердечно сосудистой системы, также снижается продолжительность жизни. На сегодняшний день данный тип отходов практически полностью идет в отвалы и шламонакопители. Это связано с высоким содержанием цинка в составе образца.Waste class 4 includes sludge, which is formed in the furnace after steel smelting. The elemental composition of this type of dust contains oxides of various elements, and its structure is a fine powder. The result of this pollution is a negative impact on the health of the population, an increase in the incidence of the cardiovascular system, and a decrease in life expectancy. Today, this type of waste almost completely goes to dumps and sludge collectors. This is due to the high content of zinc in the composition of the sample.

Аналоги разрабатываемой технологии могут быть поделены на две категории: гидрометаллургические (выщелачивание с применение серной кислоты или гидроксида натрия) и пирометаллургические (обработку пылей с применением восстановителей при высоких температурах). Эффективность удаления цинка гидрометаллургическим способом не превышает 90%.Analogues of the developed technology can be divided into two categories: hydrometallurgical (leaching with the use of sulfuric acid or sodium hydroxide) and pyrometallurgical (dust treatment with the use of reducing agents at high temperatures). The efficiency of zinc removal by the hydrometallurgical method does not exceed 90%.

Пирометаллургические процессы, которые также включают применение восстановителей различной природы, могут быть классифицированы как процессы 2 типа. В качестве примеров процессов второго типа могут быть рассмотрены процесс вельцевания, а также различные зарубежные технологии, такие как FASTMET, FASTMELT, Oxycup, PRIMUS, PaulWurth и др. Главный принцип рассматриваемых процессов заключается в проведении термообработки при высоких температурах, что сопровождается восстановлением цинкосодержащих соединений углеродом, входящим в состав шихты, и последующей возгонкой цинка, а также удалением паров. Данные методы имеют ряд недостатков, которые ограничивают возможность применения и широкой реализации:Pyrometallurgical processes, which also involve the use of reducing agents of various natures, can be classified as type 2 processes. As examples of processes of the second type, the Waelz process, as well as various foreign technologies, such as FASTMET, FASTMELT, Oxycup, PRIMUS, PaulWurth, etc., can be considered. The main principle of the processes under consideration is to conduct heat treatment at high temperatures, which is accompanied by the reduction of zinc-containing compounds with carbon , which is part of the charge, and subsequent sublimation of zinc, as well as the removal of vapors. These methods have a number of disadvantages that limit the possibility of application and wide implementation:

- значительный удельный расход восстановителя- significant specific consumption of the reducing agent

- высокий износ огнеупорной футеровки металлургических агрегатов, вызванный процессами возгонки цинка- high wear of the refractory lining of metallurgical units, caused by zinc sublimation processes

- изменение сечения трубопроводов, вызванное процессами конденсации паров цинка.- change in the cross-section of pipelines caused by the processes of condensation of zinc vapors.

Известен способ переработки цинксодержащих пылей электродуговых печей (RU 2653394 С1, опублик. 08.05.2018 г.), в котором пыли ЭДП смешивают с известняком в количестве, обеспечивающем добавку оксида кальция 70-110% от содержания оксида железа в пылях, и коксика в количестве 1-2% к весу пыли. Полученная шихта поступает на окатывание в тарельчатый гранулятор, в который подается вода для обеспечения влажности гранул 12-14%. Гранулы загружаются в вельц-печь. Вельцевание ведут при температуре в реакционной зоне 900-1000°С.Клинкер из печи выгружается с последующей транспортировкой на выщелачивание цинка.There is a known method for processing zinc-containing dust from electric arc furnaces (RU 2653394 C1, published on 05/08/2018), in which EAF dust is mixed with limestone in an amount that provides the addition of calcium oxide 70-110% of the content of iron oxide in the dust, and coke in the amount 1-2% by weight of dust. The mixture obtained is sent for pelletization to a plate granulator, into which water is supplied to ensure the moisture content of the granules is 12-14%. The pellets are loaded into the Waelz oven. Waelzation is carried out at a temperature in the reaction zone of 900-1000°C. Clinker is unloaded from the furnace with subsequent transportation to zinc leaching.

Недостатками данного способа являются многостадийность, требующая дальнейшее выщелачивание цинка; высокий расход оксида кальция в количестве 70-110% от содержания оксида железа; температура процесса, достигающая значения в 1000°С.The disadvantages of this method are multi-stage, requiring further leaching of zinc; high consumption of calcium oxide in the amount of 70-110% of the content of iron oxide; process temperature reaching a value of 1000°C.

Известен способ переработки пыли металлургического производства (RU 2450065 С2, опублик. 10.05.2012 г.). Данный процесс проходит многостадийно, на первой стадии происходит окускование пыли с добавлением углеродистого восстановителя, после чего окускованные материалы сушатся. Полученный образцы нагреваются и обжигаются, происходит восстановление и возгон цинка в газовую фазу. При окусковании пыли в шихту добавляется материал основного состава с содержанием MgO не менее 70%, дополнительно, совместно с окускованным материалом, в печь загружают углеродистый восстановитель. Восстановительный обжиг полученных брикетов проводят при температуре 1200-1400°С.A known method for processing dust from metallurgical production (RU 2450065 C2, published on May 10, 2012). This process takes place in many stages, at the first stage the dust is agglomerated with the addition of a carbonaceous reducing agent, after which the agglomerated materials are dried. The samples obtained are heated and fired, and zinc is reduced and sublimated into the gas phase. When agglomerating dust, the material of the main composition with an MgO content of at least 70% is added to the charge; additionally, together with the agglomerated material, a carbon reducing agent is loaded into the furnace. Recovery roasting of the resulting briquettes is carried out at a temperature of 1200-1400°C.

Недостатками известного способа являются высокая температура процесса 1200-1400°С; многостадийсность процесса, включающая в себя окусковывание пыли и сушка полученных материалов; высокий расход углеродистого восстановителя.The disadvantages of the known method are the high temperature of the process 1200-1400°C; multi-stage process, including dust agglomeration and drying of the obtained materials; high consumption of carbonaceous reducing agent.

Наиболее близким к заявляемому способу известным техническим решением является способ очистки от цинка и восстановления (металлизации) железа окисных отходов (RU 2240361 С2, опублик. 20.11.2004 г), включающий брикетирование отходов, нагрев их во вращающейся трубчатой печи с использованием в качестве восстановителя твердого углеродсодержащего вещества, дожигание печных газов, охлаждение и улавливание пыли, содержащей цинк. К цинкосодержащей смеси добавляют углеродосодержащий измельченный каменный или бурый уголь, после чего полученную смесь брикетируют. Брикеты подают в прямоточную трубчатую печь, отапливаемую со стороны загрузки топливокислородными горелками. Температура процесса 800-1000°С.The closest known technical solution to the claimed method is a method of dezincification and recovery (metallization) of iron oxide waste (RU 2240361 C2, published on November 20, 2004), including waste briquetting, heating them in a rotary tubular furnace using solid carbonaceous matter, afterburning furnace gases, cooling and dust collection containing zinc. To the zinc-containing mixture, carbon-containing crushed hard or brown coal is added, after which the resulting mixture is briquetted. The briquettes are fed into a once-through tube furnace heated from the loading side by oxy-fuel burners. Process temperature 800-1000°C.

Недостатками известного способа являются отсутствие связующих добавок при изготовлении брикетов; неполное удаление цинка; многостадийность процесса.The disadvantages of this method are the lack of binder additives in the manufacture of briquettes; incomplete removal of zinc; multi-stage process.

Заявленный способ переработки цинкосодержащих отходов электрометаллургии имеет ряд преимуществ по сравнению с имеющимися аналогами, в частности - более полное удаление цинка с эффективностью 99%, что выше по сравнению с гидрометаллургическими методами, более низкую температуру процесса, не превышающую 800°С, что значительно ниже по сравнению с аналогичными технологиями. Дополнительные преимущества процесса будут достигнуты за счет возможности одностадийной реализации.The claimed method for processing zinc-containing wastes from electrometallurgy has a number of advantages compared to existing analogues, in particular, a more complete removal of zinc with an efficiency of 99%, which is higher compared to hydrometallurgical methods, a lower process temperature not exceeding 800 ° C, which is significantly lower in terms of compared to similar technologies. Additional advantages of the process will be achieved due to the possibility of a single-stage implementation.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности извлечения цинка из отходов, а также повышение содержания железа с 34,9% до 78,6%.The technical objective of the invention is to increase the efficiency of extraction of zinc from waste, as well as to increase the iron content from 34.9% to 78.6%.

Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.

Способ удаления цинка из состава цинкосодержащих отходов электрометаллургии включает брикетирование отходов, нагрев их в реакторе трубчатой печи с использованием в качестве восстановителя водорода, возгон цинка в газовую фазу, охлаждение отходящих газов и газообразного цинка, причем брикетирование отходов осуществляют совместно с коксовой пылью в количестве 10% и связующим ЛСТ (лигносульфонат) в количестве 3% от массы цинкосодержащего отхода, а нагрев брикетов в трубчатой печи производят при температуре 800°С, время выдержки 4 часа, скорость нагрева печи 20°С/мин.The method for removing zinc from the composition of zinc-containing wastes of electrometallurgy includes briquetting of wastes, heating them in a tube furnace reactor using hydrogen as a reducing agent, sublimation of zinc into the gas phase, cooling of exhaust gases and gaseous zinc, and briquetting of wastes is carried out together with coke dust in an amount of 10% and binder LST (lignosulfonate) in an amount of 3% by weight of zinc-containing waste, and heating of briquettes in a tube furnace is carried out at a temperature of 800°C, holding time is 4 hours, the heating rate of the furnace is 20°C/min.

Кроме того диаметр брикетов не должен превышать 50 мм.In addition, the diameter of the briquettes should not exceed 50 mm.

Влажность водорода, применяемого для металлизации цинкосодержащих пылей электросталеплавильного производства не должна превышать 2%.Humidity of hydrogen used for metallization of zinc-containing dusts of electric steelmaking should not exceed 2%.

Прочность на сжатие брикетированной цинкосодержащей пыли электросталеплавильного производства должна составлять не менее 3 МПа.The compressive strength of briquetted zinc-containing dust of electric steelmaking should be at least 3 MPa.

Влажность материала при изготовлении лабораторных брикетов должна составлять 13-14%.Humidity of the material in the manufacture of laboratory briquettes should be 13-14%.

Пример.Example.

Взяли 20 грамм цинкосодержащего отхода, добавили к нему 10% (2 г) коксовой пыли, к смеси также добавили 3% связующего ЛСТ (0,6 г). В исходном образце содержание Zn составляет 17,5%, содержание Fe 34,9%. К полученному образцу добавляется вода, в количестве 13% от массы навески (3 мл). На следующем этапе производится брикетирование на гидравлическом прессе, давление на сжатие составляет 5 МПа. Диаметр полученных брикетов составляет 3 см. Брикетированный образец помещается в реактор трубчатой печи, который непрерывно продувается газом восстановителем - водородом. Расход водорода составляет 50 л/ч. Температурный режим печи выглядит следующим образом: скорость нагрева 20°С/мин до 800°С, после этого происходит выдержка в течение 4 часов. Цинк, перешедший в газовую фазу, под потоком газа восстановителя попадет в систему улавливания, которая включается в себя водоохлаждаемый контур, в котором происходит дальнейшая конденсация цинка. В восстановленном образце содержание Zn составляет 0%, а содержание Fe 78%.They took 20 grams of zinc-containing waste, added 10% (2 g) of coke dust to it, 3% of the LST binder (0.6 g) was also added to the mixture. In the original sample, the Zn content is 17.5%, the Fe content is 34.9%. Water is added to the sample obtained, in the amount of 13% by weight of the sample (3 ml). At the next stage, briquetting is carried out on a hydraulic press, the compression pressure is 5 MPa. The diameter of the obtained briquettes is 3 cm. The briquetted sample is placed in a tube furnace reactor, which is continuously purged with a reducing gas, hydrogen. The hydrogen flow rate is 50 l/h. The temperature regime of the furnace is as follows: the heating rate is 20°C/min to 800°C, after which there is an exposure for 4 hours. Zinc that has passed into the gas phase, under the flow of the reductant gas, will enter the trapping system, which includes a water-cooled circuit in which further condensation of zinc occurs. In the reduced sample, the Zn content is 0% and the Fe content is 78%.

Claims (2)

1. Способ удаления цинка из состава цинксодержащих отходов электрометаллургии, включающий брикетирование отходов, нагрев их в реакторе трубчатой печи с использованием в качестве восстановителя водорода, возгон цинка в газовую фазу, охлаждение отходящих газов и газообразного цинка, отличающийся тем, что брикетирование отходов осуществляют совместно с коксовой пылью в количестве 10% и связующим лигносульфонатом (ЛСТ) в количестве 3% от массы цинксодержащих отходов, а нагрев брикетов в трубчатой печи производят при температуре 800°С, время выдержки 4 ч, скорость нагрева печи 20°С/мин.1. A method for removing zinc from the composition of zinc-containing wastes of electrometallurgy, including briquetting of wastes, heating them in a tube furnace reactor using hydrogen as a reducing agent, sublimation of zinc into the gas phase, cooling of exhaust gases and gaseous zinc, characterized in that briquetting of wastes is carried out in conjunction with coke dust in an amount of 10% and a binder lignosulfonate (LST) in an amount of 3% by weight of zinc-containing waste, and the heating of briquettes in a tube furnace is carried out at a temperature of 800°C, holding time is 4 hours, the heating rate of the furnace is 20°C/min. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диаметр брикетов не должен превышать 50 мм.2. The method according to p. 1, characterized in that the diameter of the briquettes should not exceed 50 mm.
RU2023101158A 2023-01-20 Method for removing zinc from zinc-containing electrometallurgical wastes RU2801974C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2801974C1 true RU2801974C1 (en) 2023-08-21

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2240361C2 (en) * 2002-11-06 2004-11-20 Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК") Method of removing zinc and reducing iron oxide waste (metallization)
RU2269580C2 (en) * 2002-09-10 2006-02-10 Александр Меджитович Касимов Method of reprocessing of zinc-containing waste products of metallurgical production
RU2450065C2 (en) * 2010-07-23 2012-05-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" Method to process dust of metallurgical production
CN102776309A (en) * 2012-07-19 2012-11-14 中冶南方工程技术有限公司 Treatment method of zinc-bearing dust for steel works
RU2484153C2 (en) * 2010-08-09 2013-06-10 Сергей Иванович Иваница Method of arc-furnace dust recovery
CN110788113A (en) * 2019-10-17 2020-02-14 宝武集团环境资源科技有限公司 Method for inhibiting zinc-containing dust pellets from reduction degradation in rotary hearth furnace

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2269580C2 (en) * 2002-09-10 2006-02-10 Александр Меджитович Касимов Method of reprocessing of zinc-containing waste products of metallurgical production
RU2240361C2 (en) * 2002-11-06 2004-11-20 Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК") Method of removing zinc and reducing iron oxide waste (metallization)
RU2450065C2 (en) * 2010-07-23 2012-05-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" Method to process dust of metallurgical production
RU2484153C2 (en) * 2010-08-09 2013-06-10 Сергей Иванович Иваница Method of arc-furnace dust recovery
CN102776309A (en) * 2012-07-19 2012-11-14 中冶南方工程技术有限公司 Treatment method of zinc-bearing dust for steel works
CN110788113A (en) * 2019-10-17 2020-02-14 宝武集团环境资源科技有限公司 Method for inhibiting zinc-containing dust pellets from reduction degradation in rotary hearth furnace

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ТОПОРКОВА Ю.И. и др. Обзор методов переработки пылей электродуговой плавки., iPolytech Journal, 2021, т.21, N5,с.643-680. РОЖКОВ А.И. и др. Поиск способов утилизации пыли дуговых сталеплавильных печей на Белорусском металлургическом заводе. Часть третья. Опыты по брикетированию пыли дуговых сталеплавильных печей., Металлургия, 2015, 4 (81), с.93-97. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI127554B (en) System and method for fluidized reduction of iron ore powder
CN100469907C (en) Method for processing dust with zinc of electric furnace
US8101153B2 (en) Method for the valorisation of zinc-and sulphate-rich residue
US8557019B2 (en) Process for production of nickel and cobalt using metal hydroxide, metal oxide and/or metal carbonate
US8012437B2 (en) Process for separating iron from other metals in iron containing feed stocks
EA021212B1 (en) Method for producing ferroalloy containing nickel
JP3339638B2 (en) Method and apparatus for removing lead and zinc from casting dust
KR101493965B1 (en) Process for recovering iron and zinc from iron and zinc-bearing waste
RU2306348C1 (en) Method of processing zinc-containing waste of ferrous metallurgy
EA013690B1 (en) Separation of metal values in zinc leaching residues
Magdziarz et al. Briquetting of EAF dust for its utilisation in metallurgical processes
US5873925A (en) Process for treating iron bearing material
CA2444158A1 (en) Method for producing feed material for molten metal production and method for producing molten metal
RU2801974C1 (en) Method for removing zinc from zinc-containing electrometallurgical wastes
RU2404271C1 (en) Processing method of unconditioned iron- and zinc-containing metallurgical wastes
RU2450065C2 (en) Method to process dust of metallurgical production
JPS5841330B2 (en) Method of processing dust and sludge obtained in metal smelting factory dust removal equipment
RU2484153C2 (en) Method of arc-furnace dust recovery
RU2626371C1 (en) Method of processing metallurgical production waste
CN109457123B (en) Treatment process of dust containing iron and zinc
CN113122727A (en) Method for treating iron and steel smoke dust
EA032426B1 (en) Method for processing off-grade carbon sorbent containing gold and silver
Higley et al. Electric Furnace Steelmaking Dusts, a Zinc Raw Material
CN109385534B (en) Method for treating dust containing zinc and alkali metal halides
RU2785558C1 (en) Method for preparing metallized product for steel steeling