SE440918B - Forfarande for utvinning av metallverdena i zinkhaltiga blyravaror - Google Patents

Description

10 NfÛGlSZSf-ii-S steg koks eller annat lämpligt reduktionsmedel till smältan och reduktion genomföres under värmetillförsel och under rotation av konvertern.

I en senare Boliden-patentansökan, SE-A 8302486-9, beskrives ett enstegsför- farande, där reduktionsmedel tillsättes tillsammans med blyråvarorna. Detta förfarande får betraktas som ett förfarande där den oxiderande smältningen och reduktíonen av smältan genomföres simultant och även detta förfarande innefattas således av den definition av blyframställningsförfaranden som omfattas enligt uppfinningen.

Det har hittills inte varit möjligt att i samma ugnsenhet utvinna zinkinnehållet vid sidan av bly och eventuella övriga metallvärden i blyrâvarorna. Det normala tillvägagängssättet är att den efter utvinning av bly kvarvarande slaggen överföres till en separat ugnsenhet för ytterligare reduktion och avrykning av zink. Ett sådant förfarande, som kallas slag-fuming, beskrives exempelvis i Min.Mag. (Aug 1965), Vol. 113, No 2, sid 114-122.

Vid smältning och reduktion av blyrâvaror vid användning av inledningsvis beskrivna processer är reduktionsförloppet mycket selektivt och om reduktíonen brytes vid en blyhalt i slaggen av ca 1 à 2% förekommer endast liten zinkavryk- ning, dvs avdestillation av zink. En bidragande orsak till detta förhållande kan vara att det inte förekommer nâgra koncentrationsgradienter i smältan och ej heller någon genomströmning av gas genom smältan. Detta har medfört problem vid sådana processer, i de fall zinkhaltiga material alls kunnat upparbe- tas, eftersom man eftersträvat att av processkäl utvinna åtminstone den väsentliga delen av zinkvärdena i ett och samma steg. Detta innebär att man för att säkerställa att ingen zinkavrykning alls äger rum i smältreduktionssteget måste avbryta reduktíonen vid blyhalter över 2-396, vilket innebär problem när slaggen sedan behandlas i ett separat slaggbehandlingssteg, exempelvis genom slag-fuming. I detta andra slaggbehandlingssteg avrykes då genom reduktion vid hög temperatur såväl resterande blyinnehâll som hela zinkinne- hàllet, varvid bly- och zinkvärdena tilvaratages som en s.k. blandoxid efter oxidation i gasfas. Denna blandoxid kräver ett ytterligare separationssteg för eliminering av blyínnehället i åtminstone väsentlig utsträckning innan zinkvärdena kan utnyttjas för vidare upparbetning till zinkprodukter. »nu .__ ..._ "šåšwïoifïifiiif Bßiüüßflåi-S Det har nu emellertid överraskande visat sig möjligt att selektivt i samma ugnsenhet utvinna såväl bly- som zinkvärdena ur en zinkhaltig blyrävara vid blyframställningsprocesser av inledningsvis angivet slag om framställningen genomföres i enlighet med förfarandet enligt föreliggande uppfinning, vilket förfarande kännetecknas av de steg som framgår av tillhörande patentkrav.

Smältningen enligt uppfinningen genomförs så att det bildas en smälta inne- fattande en slagg, i vilken bly, zink och eventuellt andra mer oädla av de i blyrâvaran förekommande elementen, förekommer i oxidisk form. Nödvändiga slaggbildare tillsättes i mängder avpassade att ge slaggen en trögflytande konsistens vid vald reduktionstemperatur åtminstone när blyhalten i slaggen sjunkit till värden under 1 á 2%. Reduktionen av smältan genomföras med fast kolhaltigt reduktionsmedel, exempelvis kol eller koks, vilket bringas att inblandas i och även bilda en suspension med slaggen. Härvid kommer reduktionsmedlet att "inbakas" i den trögflytande (viskösa) slaggen. Reduk~ tionsmedlet hâlles suspenderat i slaggen åtminstone under den senare delen av reduktionsperioden, då zinkreduktionen skall äga rum. Zinkreduktionen sker enligt uppfinningen snabbt, när blyhalten i slaggen på grund av utreduktion av bly och bildning av en räblysmälta sjunkit till 1 á296. Genom inverkan av det i slaggen finfördelade reduktionsmedlet reduceras zinkoxiden i slaggen till metallisk zink, som avryker som zinkånga vid de reducerande förhållanden och den temperatur som gäller för reduktionen.

En sannolik förklaring till att zink kan avrykas enligt uppfinningen är att i slaggen sker koloxidbildning genom slaggens svagt oxiderande verkan på det fasta reduktionsmedlet enligt C + Oslagg ___: CO Den bildade koloxiden reagerar i sin tur med zinkoxiden i slaggen enligt ZnO ' + CO i Zn + CO slagg 2 Den enligt reaktionen bildade koldioxiden fâr på grund av slaggens stora visko- sitet en väsentligt förlängd uppehållstid vilket gynnar dess benägenhet att PQQ ta 84Ûfl625=~å reduceras av det likaledes i slaggen i suspensionen befintliga fasta reduktions- medlet enligt Boudouard-reaktionen C02 + C g 2 CO Koloxiden som alltså också bildas i slaggen går till ytterligare reduktion av zinkoxid.

Pâ detta sätt effektiviseras zinkreduktionen och zink kan, om man valt en slaggsammansättning som är viskös även vid hög temperatur, avdrivas ur slaggen vid praktiskt taget stökiometrisk âtgâng av reduktionsmedel (räknat på kolmängden).

Det är svårt att ange någon exakt slaggsammansättning för genomförande av förfarandet, då slagger och särskilt silikatslagger kan uppvisa förhöjd visko- sitet vid mycket varierande sammansättningar. Allmänt kan dock sägas att man skall sträva efter att välja en slaggsammansättning som bibehåller förhöjd viskositet även vid temperaturer i intervallet 1050-1300°C och eventuellt även däröver. Om slaggen är en järnkalciumsilikatslagg erhålles god effekt vid slaggsammansättningar med följande innehåll av huvudkomponenterna: -3096 SiOz, 25-3596 CaO, (2596 FeO och 5-1096 MgO + A12O3. Varje metallurg kan med kännedom om reduktionstemperatur och eventuella flussande komponenter i slagg bestämma en för varje enskilt fall lämplig sammansättning.

En lämplig sammansättning har visat sig vara ca 25% SiOZ, ca 30% CaO, ca 20% FeO och 6-896 MgO + A12O3.

Eftersom PbO i allmänhet gör slaggens flytbarhet bättre är det inget krav eller ens önskvärt att slaggen skall vara särskilt viskös under blyreduktions- fasen. Det är först när blyhalten i slaggen sjunkit till under ca 2% som zinkre- duktion inträder och det är således slaggens sammansättning efter utreduktion av huvudmängden av blyet som är avgörande för zinkreduktionsresultatet.

För att upprätthålla reduktionsmedlet i suspension med slaggen, omröres lämpligen slaggen kraftigt. Omröringen kan ske på många sätt, genom mekanisk, ÉÉoa _25 84-006 25~3 pneumatisk eller elektrisk inverkan, men det är synnerligen lämpligt att genom- föra omröringen genom ugnsrotation. För att möjliggöra genomförande av förfarandet i en och sam ma ugnsenhet väljes då företrädesvis en roterkonverter, exempelvis av Kaldo-typ, för smältningen. En ytterligare fördel med roterkon- vertrar av denna typ som smält- och reduktionsenhet är, att dessa är synner- ligen lämpliga vid hantering av viskösa slagger. Man behöver inte riskera att ugnsdriften störs av lokala igensättningar, exempelvis på grund av bildade stelnade slaggklumpar eller att seg slagg fastnar i eller tränger in i formor och dysor och sätter igen dessa.

Reduktionstemperaturen bör vid zinkavrykningen ligga inom intervallet 1150- 1250°C, men även lägre temperaturer kan bli nödvändiga pá grund av slaggens sammansättning. I sådana fall försämras naturligtvis kínetíken för zínkreduk- tionen. Även högre temperaturer, upp till 1300°C och t o m däröver kan använ- das under förutsättning att slaggens viskositet kan hållas tillräckligt hög.

Reduktionen av såväl bly som zink kan ytterligare paskyndas om fast karbonat- haltigt material tillsättes slaggen förutom reduktionsmedlet. Även karbonat- materialet skall bringas i suspension med slaggen för att dess positiva inverkan på reduktionen skall kunna utnyttjas.

Uppfinningen skall nu ytterligare beskrivas i en föredragen utföringsform i form av exempel.

Exemæl En blandning bestående av 24 t av ett blykoncentrat innehållande bl a 59,396 Pb, 7,596 Zn, 0,996 S, 1,896 Fe, 3,796 S102 + Al203 samt 3,8%C (föreliggande som karbonat) jämte 6t av ett annat blykoncentrat innehållande 58,196 Pb, 8,396 Zn, 3,596 S, 1,296 Fe, 2% SiOZ + Al2O3 samt 4,26% C (föreliggande som karbonat) tillsattes i satser om ca 6 t under 2 h till en Kaldo-konverter. Dess- utom tillsattes i varje sats 1,2 t kalksten och 0,6 t järnoxid som slaggbildare.

I första satsen tillsattes också 0,8 t kvarts, medan i övriga satser tillsattes 0,3 t koks. šbgg Qrianirr Müflfiíšfl Chargen uppvärmdes och smältes med hjälp av en olje-syrgasbrännare, varvid oljeåtgângen under uppvärmning och smältningen uppgick till 30751 och syre- åtgângen '(690 Nms. Själva smältningen tog 240 min, medan förvärmníngen tog 80 min. Efter ca 160 min smältning, då blyhalten i slaggen genom reduktion sjunkit till under 2%, började slaggen bli vískös. Temperaturen ökades något till ca 1100°C och upprätthölls sä under ytterligare ca 80 min, varvid zinkav- rykning ägde rum. Zinkhalten sjönk därvid från ca 15% till ca 196. Efter avslutad zinkreduktion uttogs 8 t slagg innehållande 1,59» Pb, 1,096 Zn, 14,696 Fe, 27,596 SiO2, 2,996 MgO, 4,196 A12O3 och 27,996 CaO. Bly uttogs i form- av ca 20 t räblysmälta innehållande 99,696 Pb. Från den utgående ugnsgasen kunde ca 2 t Zn utvinnas i gasreningssystemet.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 NDÛG--Zärâ PATENTKRAV

1. Förfarande för utvinning av metallvärdena ur zinkhaltiga blyrâvaror genom oxiderande smältning och reduktion av bildad smälta, k ä n n e t e c k - n at av att smältningen genomföres i en ugn under tillsats av slaggbildare till bildning av en slagg som vid vald reduktionstempeatur och låga blyhal- ter är trögflytande, att redaktionen genomförs under tillsats av fast kolhaltigt reduktionsmedel till slaggen, att reduktíonsmedlet bringas att bilda en suspen- sion med slaggen, att suspensionen upprätthâlles åtminstone under en senare fas av reduktionsperioden, när blyhalten i slaggen sjunkit till under ca 1-2%, då zinkreduktíon äger rum, att zink uttages ur ugnen som zinkânga och bly och eventuella andra metallvärden som en råblysmälta.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att slaggen ges en sammansättning som vid reduktionstemperaturen och blyhalter <296 ger en flytbarhet motsvarande den som erhålles vid en järnkalciumsilikatslagg innehållande 20-3096 SíOZ, 25-3596 Ca0,<2596 FeO och 5-1096 MgO + A12O3.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att slaggen innehåller ca 25% S102, ca 3096 CaO, ca 2096 FeO och 6-896 MgO + Al2O3.

4. Förfarande enligt något av krav 1-3, k ä' n n e t e c k n a t av att suspen- sionen upprätthâlles genom kraftig omröring av smältan.

5. Förfarande enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k n a t av att zinkre- duktionen genomföres vid temperaturer inom intervallet 1050-1300°C, företrä- desvis 11so-1zso°c.

6. Förfarande enligt något av krav 1-5, k ä n n e t e c k n a t av att fast karbonathaltigt material tillsättes slaggen jämte reduktionsmedlet. PÜÛR QUALITY