SE441189B - Forfarande for framstellning av metalliskt bly genom smeltreduktion - Google Patents

Description

8400624-6 en blyoxidhalt av 20-5096, vanligen 25-5096. Därefter tillsättes i ett ytterligare steg koks eller annat lämpligt reduktionsmedel till smältan och reduktion genom- föres under värmetillförsel och under rotation av konvertern.

I en senare Boliden-patentansökan, SE-A-8302486-9, beskrives ett enstegsförfar- ande, där reduktionsmedel tillsättes tillsammans med blyrävarorna. Detta förfarande får betraktas som ett förfarande där den oxiderande smältningen och reduktionen av smältan genomföres simultant och även detta förfarande innefattas således av den definition på blyframställningsförfaranden som om- fattas enligt uppfinningen.

Gemensamt för alla blyframställningsförfaranden som innefattar ett smältreduk- tíonssteg, dvs en reduktion av en smälta som till stor del består av blyoxid, är att reduktionsstegets ekonomi begränsas av att reduktionshastigheten är låg och reduktionstiden betydande. Detta innebär även att reduktionsmedelsât- gängen blir hög räknat per viktenhet erhållet bly, eller att med andra ord verk- níngsgraden för reduktionsmedlet, exempelvis kolverkningsgraden, är låg.

Vid förfaranden för upparbetning av blyhaltiga, oxídisk-sulfatiska mellanproduk- ter medelst smältning och smältreduktíon uppges reduktionsmedelsförbrukningen vara mellan 150 och 200 kg koks per ton producerat bly. För Bolidens blykaldo- process, som är en av de mest gynnsamma i detta avseende, är koksförbruk- ningen sålunda ca 70 kg per ton ingående blyinnehällande material, vilket ungefär motsvarar 150-160 kg koks per ton producerat bly. Koksförbrukningen är i stort oberoende av om reduktionstiden kunnat minskas eller ej. Däremot är ju en kortare reduktionstid gynnsammare, vad gäller energiförbrukningen för varmhållningen, då reduktionen genomföres under värmning av smältan.

Förbrukningen av reduktionsmedel vid upparbetning av sulfidiska material är beroende av den slaggmängd och den blyhalt i slaggen eller svavelhalt i blyet som erhålles. För de flesta s.k. direktsmältníngsprocesserna, som efter- strävar smältning till ett råbly med så låg svavelhalt att blyet kan behandlas med konventionella raffíncringsrnetocicr, erhålles stlsoin níírnndos inledningsvis; slagger med mellan 35 och 50% bly före reduktionssteget. Vid dessa förfaranden uppgår koksförbrukningen normalt till cirka 100 kg per ton producerat bly. 8400624-e“ Det har nu överraskande visat sig att reduktionssteget vid blysmältningsprocesser av angivet slag kan effektiviseras väsentligt genom ett förfarande enligt före- liggande uppfinning, som möjliggör att reduktionshastigheten kan höjas och kolverkningsgraden (eller motsvarande) ökas. Härigenom förbättras processeko- nomín väsentligt för blyprocesser som innefattar ett smältreduktionssteg.

I detta syfte kännetecknas förfarandet enligt uppfinningen av de steg som framgår av tillhörande patentkrav.

Med förfarandet enligt uppfinningen kan man således väsentligt höja reduktions- effektiviteten vid utreduktion av metalliskt bly ur den genom den oxiderande smältningen erhållna sniiiltan. Detta âstadkommes genom att reduktíonen genomföres med ett fast kolhaltigt reduktionsmedel under närvaro av ett fast karbonathaltigt material i smältan.

Det fasta kolhaltiga reduktionsmedlet utgöres företrädesvis av koks eller kol.

Det karbonatlialtiga materialet väljes företrädesvis bland kalksten, dolomit och soda. l de flesta fall maste anskaffningspriset avgöra valet. Det karbonathal- tiga materialets styckestorlek bör väljas så grov att karbonatets sönderfall till oxid går så långsamt som möjligt. Vid hittills genomförda försök har kalksten av styckestorlekar mellan 2~5 mm visat sig väsentligt effektivare än styckestor- lekar <2 mm.

Mängden karbonathaltigt material är inte kritisk. En mängd motsvarande ungefär hälften av den för reduktioneii avsedda koksen har emellertid visat sig synner- ligen lämplig. Mindre mängder har naturligtvis också visat sig användbara i vissa sammanhang, exempelvis vid mindre slaggmängder eller lägre blyhalter i slaggen. Någon undre gräns för tillsatser av karbonat kan därför inte anges.

Vad beträffar den övre gränsen är denna enbart ekonomiskt betingad. i varje enskilt fall bör således metallurgen kunna finna en optimal karbonattillsats med hänsyn till den rninskade reduktionsrnedelstitgflngeii, den ininskzirir- reduk- tionstiden och med kännedom om kostnaderna för reduktionsniedrzl och karho natmaterial. Rent tekniskt tycks inte finnas någon övre gräns för karbonattill- satser annat än de problem som sammanhänger med karbonatets eventuella inverkan på slaggmängd och slaggsammansättning. l de allra flesta fall tillsättes emellertid basiska material som kalk, magnesiumoxid eller soda vid blysmältning 8400624-6 såsom slaggbildare eller flussmedel. Det tillskott av slaggbildare eller flussmedel som tillförs slaggen genom de oxidprodukter som blir resultatet efter det karbo~ nathaltiga materialets sönderfall är således i de flesta fall önskvärda och kan ersätta eller utgöra komplement till normal slaggbildartillsats.

Det karbonathaltiga materialet kan helt eller delvis utgöras av de blyinnehäll- ande råvarorna. Detta kan ocksâ uttryckas så att de blyinnehållande råvarorna helt eller delvis kan utgöras av karbonathaltigt material. Det har nämligen visat sig att blykarbonathaltiga mineral med fördel kan upparbetas enligt för- farandet. Sådana mineral kan sålunda smältas och reduceras med kol enligt förfarandet, varvid mineralets karbonatinnehäll befrämjar smältreduktionen.

Blykarbonathaltíga material kan också blandas med andra typer av blyrâvaror och i sådana fall dels tillföra processen den behövliga karbonattillsatsen, dels viss andel av producerat bly.

Det fasta reduktionsmedlet och det karbonathaltíga materialet införes lämpligen direkt i den bildade smältan under och/eller efter den oxiderande smältningen.

Det är därvid viktigt att båda tillsatserna tillföres smältan i ett sådant stadium av processcykeln och med sådan teknik att de relativt opåverkade kan upptagas av och fördelas i, eller med ett annat uttryck, dispergeras i smältan. Vid tvâ- stegsprocesser tillföres således de fasta materialen smältan på lämpligt sätt efter genomförd smältningsperiod och dispergeras däri genom omblandning av smältan mekaniskt, pneumatiskt eller på annat sätt. De fasta materialen kan således injekteras i smältan genom lans, formor eller dysor. Vid en Kaldo- konverter kan de fasta materialen ínblâsas mot en ridâ av nedfallande droppar av smältan erhâllen genom rotation av konvertern i lutande läge, varvid de fasta materialen snabbt väts och dispergeras i smältan. Genom konverterns rotation befrämjas även att de fasta materialen kan hållas i díspergerat tillstånd i smältan så länge som möjligt, vilket i sin tur gynnsamt påverkar verkningsgra- den för reduktionsmedlet.

De flesta metallkarbonat, alkalikarbonat och jordalkalikarbonat sönderfaller snabbt vid rådande smälttemperaturer, 1l00-1400°C, genom s.k. kalcinering enligt reaktionen MCO3 -> MO 'i C02 840062446 Ett viktigt undantag är emellertid BaCO3, som endast uppvisar ett sönder-falls- tryck pä 0,01 at vid 110000. När karbonatet i dispergerat tillstånd upphettas av smältan avgår således koldioxid genom karbonatsönderfall. En del av den bildade koldioxiden kommer därvid att reagera med fast kol från reduktionsmed- let under bildning av koloxid enligt: C + C02 :__-J 2 CO Den bildade koloxiden kommer att bidraga till en snabbare reduktion dels genom ökad omröringseffekt i smältan, dels genom att CO utvecklas direkt i smältan och genom att den snabbare gas-fast--reaktioiien Pb0 + CO p* Pb + C02 kommer att äga rum jämsides med fast~fast-reaktionen Pbo + c -,-_- Pb + co För att uppnå en intim kontakt mellan reduktionsmedel och karbonatmaterial i smältan kan blandning av dessa ske redan utanför smältan, exempelvis i sam- band med krossning av reduktionsmedlet.

Uppfinníngen skall nu beskrivas närmare i form av utföringsexempel, i vilka förfarandet enligt uppfinningen även järnföres med förfaranden enligt teknikens ståndpunkt.

Exempel 1 a) 48,2 ton blysulfidkoncentrat med följande huvudanalys: 47,096 Pb, 11,896 Fe, 7,29o Zn, 22.496 S och 3,3% SiOz inblåstes via lans till en toppblâst, roterande konverter av Kaldo~typ med en inre diameter av 2.5 m tillsammans med 3.8 ton kvarts och flunisrriiiltes kontinucrliçrt med 10800 Nm3 tixygcii ovh 12490 N|n3 luft. Hanismiiltniiigerx pttgick tmder totalt 220 iiiinutcr, varefter 0,8 ton koks tillsattes smältan under en reduktionsperiod pá 100 minuter. Under redaktionen hölls smältan vid en temperatur kring 1300°C med hjälp av en 8400624-6 olje-syrebrännare och oljeâtgângen var 514 l. Ett råbly med 0,20% S uttogs därefter i en mängd av ca 12 ton jämte en slagg med 4,796 Pb. Koksförbrukningen var således cirka 67 kg per ton producerat bly. b) Under en annan smältcykel flamsmältes samma mängd av samma blykon- centrat i konvertern med samma kvartstillsats. Syreätgángen var nu 10730 Nm3 och luftätgângen var 10990 Nm3. Flamsmältningen pågick under 205 minuter, varefter 0,8 ton koks tillsattes jämte 0,3 ton kalksten med en styckestorlek på 2-5 mm. Reduktionsperiodens längd kunde nu nedbringas till 65 minuter och oljeâtgången under reduktionen var 4681. Râbly i en mängd av 14 ton och en slagg med 4,29á Pb erhölls och uttogs ur konvertern. Slaggens blyhalt blev således nu t.o.m. lägre än vid den tidigare smältcykeln. Koksförbrukníngen sjönk dessutom till cirka 50 kg per ton producerat bly.

Dessa jämförande körningar visar att en tillsats av karbonat, i detta fall kalk~ sten, under reduktíonsfasen väsentligt sänker den erforderliga reduktíonstiden och minskar koksâtgângen.

Exempel 2 ,6 ton av samma blykoncentrat som i exempel 1 flamsmältes blandat med 19,0 ton blyhaltigt oxídískt-sulfatiskt damm hållande cirka 62% Pb och med 2,4 ton kvarts. För flamsmältningen som varade i 150 minuter ätgíck 9180 Nm3 oxygen och 6960 Nm3 luft._Efter fullbordad smältning tillsattes 0,5 ton koks och 0,3 ton kalksten med samma styckestorlek som i exempel lb. Efter en reduktionstíd på 50 minuter hade slaggens blyhalt sjunkit till 3,195. Under reduk- tíonen ätgick 3361 olja för varmhâllning av smältan. Ett råbly med 0,33% S kunde uttagas i en mängd av cirka 19 ton jämte en slagg med 3,195 Pb. Koksför- brukningen för reduktionen uppgick sålunda i detta fall till endast ca 25 kg per ton producerat bly.

Exempel 3 61,6 ton av ett sulfidiskt, karbornzitllziltigt blykornccxltrzxt med följzmrk- huvudnnu lys: 53,196 Pb, 6,79<3Zn, 19,4'I(»S (varav 12,055, är sulfidsvavcl), 7,51% Fc, 3,096 S102 +Al2O3 och 1,369¿> C (föreliggande som karbonat) flamsmêiltes med s4oo¿24~s -4 2500 Nm3 oxygen. Under smältningen som varade 165 minuter tillsattes 4 ton kvarts och 11 ton kalksten som slaggbildare. Efter smältningen tillsattes 1,1 ton koks för reduktion, varvid smältan varmhölls genom en olje-syrgasbrännare.

Oljeförbrukningen under reduktionen var 6341 och reduktionsperioden varade 120 minuter. 27 ton slagg med 1,096 Pb och 18,5 ton 99,5%-igt bly kunde uttagas från konvertern. Koksförbrukningen per ton Pb kan beräknas till cirka 60 kg/t producerat Pb.

Exempel 4 36,3 ton av ett blykoncentrat väsentligen bestående av blykarbonatmíneral och med följande huvudanalys: 58,196 Pb, 8,396 Zn, 3,595 S (varav 2,096 som sulfidsvavel), 1,203 Fe, 2,0% SiO2+Al203 karbonat) tillsattes satsvis i sex satser med cirka 20 min intervall tillsammans samt 4,30% C (föreliggande som med 4,3 ton slaggbildare, 7 ton blyhaltigt sulfatiskt slam och 3,3 ton granulerad fajalitslagg jämte 0,8 ton koks till samma Kaldo-konverter som i tidigare exem- pel. Chargen förvärmdes och smältes med hjälp av olje-syrgasbrännare. Tiden för värmning och smältning var 330 minuter och oljeförbrukníngen 28001.

Efter fullbordad smältning kunde 16 ton râbly med 0,]%S uttagas jämte en slagg med 1,890 Pb. Koksförbrukningen kunde beräknas till cirka 50 kg per ton producerat bly, vilket är en väsentlig minskning vid jämförelse med den normala koksförbrukningen vid framställning av bly av oxidiska eller oxidiskt- sulfatiska råvaror (~150 - 250 kg/t Pb).

Claims (8)

8400-624-6 PATEN TK RA V

1. Förfarande för framställning av metalliskt bly ur blyinneiiållande råvaror genom oxiderande smältning och reduktion av den bildade oxidiska smíiltan, 5 k ä' n n e t e c k n a t av att reduktíonen genomföras med fast kolhaltigt reduk- tionsmedel i smältan och att det tíllses att fast karbonathaltigt material är närvarande i smältan tillsammans med reduktionsmedlet.

2. För-farande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att reduktionsmedlet 10 utgöres av kol eller koks.

3. Förfarande enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a t av att åtminstone en del av det karbonathaltiga materialet utgöres av kalksten, dolomit och/eller soda. 15

4. Förfarande enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a t av att åtminstone en del av de blyínnehällande råvarorna utgöres av karbonathaltígt material.

5. Förfarande enligt något av kraven 1-4, k ä' n n e t e c k n a t av att i' 20 reduktionsmedlet och det karbonathaltiga materialet införes direkt í smältan under och/eller efter den oxiderande smältningen.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att reduktionsmedlet och det karbonathaltíga materialet injekteras i smältan medelst lans, formor 25 eller dysor.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t av att det karbonathaltiga materialet blandas med reduktíonsmedlet utanför smältan. 30

8. För-farande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att blandningen sker i samband med krossning eller malning av reduktionsmedlet.