SE462978B - Saett att aatervinna zink och bly ur primaera eller sekundaera raamaterial, samt ugn foer utfoerande av saettet - Google Patents

Description

462 978 2 Dessa fördelar hindrar inte möjligheten att uppnå ett tillfredsställande värmefördelningsmönster och att åstadkomma kemiskfysíkaliska villkor som är lämpliga för åstadkommande av de av intresse varande reaktionerna.

Föremålet för uppfinningen är sålunda ett sätt, som innebär blandning av de material som innehåller bly och zink i form av oxider eller salter (sulfater, sulfider, silikat, aluminat och andra) med ett kolhaltigt material, och partiell förbränning av kolet för framställning av kolmonoxid.

Sättet styrs så att det genomgår två steg.

Det första steget är en direkt reduktion av zink, utgående från dess oxider eller salter, med förångning av zinken och den blyoxid, som förekommer i den ursprungliga satsen. Denna reduktion sker på bekostnad av det kol, som finns i det använda kolhaltiga materialet.

Det andra steget är en gasfasoxidation av den i det första steget framställda zinken med hjälp av luft och/eller syre, som genomförs jämsides med bildningen av zinkångorna.

Dessa två steg genomförs på sådant sätt att råmaterialet inmatas mot ett slaggskikt som bildas på insidan av en roterande ugn med i huvudsak konisk form, vilken roterar runt en vertikal axel med sådan hastighet, att det i ugnen bildade fasta och flytande materialet separeras, varvid satsens fasta material förblir i jämvikt under den gemensamma inverkan av rotations-, tyngd- och friktionskrafter, medan den flytande fasen som bildas under processen rinner mot ugnens botten, b) sammansättningen av i processen tillförda komponenter anpassas så att en slagg med en smältpunkt som inte överstiger IZÛDOC bildas, vilken avtappas ur ugnen i flytande form, c) de under processen bildade zinkångorna omedelbart oxideras med luft eller syre, d) och att temperaturen i processen vâljes inom området 1100 till 1soo°c.

Den icke flyktiga fraktionen av satsen, som väsentligen består av CaO, S102 och Fe0, dvs är oxidrik och bildar slagger, skall ha sina koncentrationer av de olika elementen så valda att man får en slaggsmält- punkt som inte ligger över 120000, så att de icke flyktiga beståndsdelarna kan lämna reaktorn i flytande fas.

Av sistnämnda skäl är det nödvändigt att åstadkomma lämpliga tillsatser till startmaterialen om koncentrationerna hos komponenterna inte är sådana att de nämnda kraven uppfylls.

Under förloppet av det första steget, som genomförs under 462 978 3 bestämda och åstadkomna processförhållanden, kan metalliskt bly bildas enligt reaktionen: Pbo + co ---- Pb (vätska) + C02 Det metalliska blyet kommer att vara blandat med slaggen när det bildas, men skiljer sig från slaggen på grund av sin tyngd. Den kolmonoxid som samlas omkring reaktorns rotationsaxel går tillsammans med de förånga- de produkterna uppåt och bränns med syre, varigenom ytterligare värme tillförs processen. Processtemperaturerna ligger i omrâdet från ll00°C till 1600°C.

För att genomföra sättet enligt uppfinningen krävs en därför lämpad ugn. I det svenska patentet 184 069 beskrivs en ugn i stympad konform med svagt krökta sidokanter och med en vertikal rotationsaxel och ett avtappningshål (bottenhåi). Denna ugn är dock avsedd för färskning av järn och uppvisar för detta ändamål lämpligt utförande. Den ugn som beskrivs nedan uppvisar ett antal särdrag vilken skiljer ugnen enligt uppfinningen från den i det svenska patentet 184 069.

Uppfinningen avser alltsa en anordning för genomförandet av sättet enligt uppfinningen som ytterligare framgår av följande beskrivning i anslutning till figurerna l och 2.

Anordningen enligt uppfinningen bildar en reaktor med stympkon- form och sammansätts av ett eller flera koniska partier, vilka eventuellt kan representeras av konliknande rotationsytor med inåt eller utåt krökta gene- ratriser, och som är anordnade med sin geometriska axel vertikal och kan roteras kring denna axel l. Reaktorn består av ett metallhölje 2, som på insidan är klätt med eldfast material 3.

Vinkelhastigheten och vinkeln mellan generatriserna hos genera- torväggarnas koniskt formade innerytor och vertikalen är sådan att satsens fasta fas förblir i jämvikt under den gemensamma verkan av tyngd, mass- krafter vid rotationen och friktionskrafter vid innerväggarna, medan den flytande fas som bildas under processen rinner nedåt mot reaktorns botten, vilken har ett avtappningshål 5.

Den större konbasens innerdiameter hos reaktorn kan vara från 1 till 10 meter och är företrädesvis mellan 2 och 6 meter, medan innerdiame- tern hos den mindre basen är från 0,2 till 1 meter. Avtappningshåiets diameter bör vara från 5% till 30% av den större basens diameter, avpassad till uttaget från anordningen, och kan uppgå till 100% av den mindre basens diameter. Generatrisernas vinkel med vertikalen kan vara vald mellan 100 och 600, varvid värden över 200 är att föredra. 462 978 4 Rotationshastigheten hos den koniska generatorn bör vara mellan 10 och 80 varv per minut.

För de fall att en apparat består av mer än en stympad kon eller krökt yta som omsluter kongeneratriser, bör vinkeln mellan till varandra anslutande koniska partier med olika konvinklar inte överskrida 300.

Dessutom förefinns från 2 till 4 munstycksrör 6 och 7, som i lämplig vinkel mynnar i reaktorns inre och som kan förskjutas i vertikalled, så att de kan användas både för tillförsel av den mineraliska satsen och tillförsel av bränsle.

Dessutom kan ett eller flera rör 8 (lämpligen högst 4) vara anordnade väsentligen parallellt med generatriser hos innerytan och vara försedda utmed hela sin längd och eventuellt på jämna avstånd från varandra anordnade hål 9 för tillförsel av eventuellt förvärmd luft och/eller syre.

Hastigheten hos oxidationsgasen har en radiell centrifugal och en tangentiell komponent relativt hastigheten hos det ställe där den träffar väggen, vilken är samordnad med rörelsen, så att de dynamiska förhållandena för mot väggen vilande sats inte störs, vare sig i vätskefasen eller den fasta fasen.

Slutligen förefinns ett centralt rör 10 för tillförsel av oxiderad gas både för förbränning av bildad kolmonoxid och för att oxidera bildade zinkångor.

Det satsade materialet kan vara ett primärt råmaterial (en malm) och/eller ett sekundärt råmaterial (stålverksstoft, processpill och annat), som innehåller bly och zink i olika proportioner, exempelvis från 1% och däröver.

Kornstorleken bör vara mellan 0,01 mm och 5 mm. Materialen kan tillföras upptill i reaktorn efter att dessförinnan ha blandats med bränslet, vilket också är finfördelat, eller tillföras separat genom de ovan nämnda rören, så att man får en värmeutveckling som ger de önskade temperaturerna, och också så att man får en reducerande miljö i reaktorns övre del.

Vid reaktorns undre parti tillförs genom rör som hittills inte blivit använda kolhaltigt material för att åstadkomma de erforderliga termiska och processtekniska (reducering) förhållandena.

Den mängd kol som används är en funktion av mängden zink och varierar från 8% till 25% av satsvikten och är företrädesvis från 15% till 20% av denna.

Som oxidationsmedel används luft, eventuellt förvärmd till 600°C och anrikad med syre, eller också rent syre, som eventuellt förvärmts till 20000.

Det må framhållas att processhastigheten är mycket hög på grund 462 978 5 av den mycket stora kontaktytarean mellan de olika faserna, vilket är en direkt följd såväl av den fina kornstorleken hos det satsade materialet som rotatíonsrörelsen hos reaktorn. F örbrukningen av bränsle och gas för förbrän- ningen är nära nog stökiometrisk.

Uppfinníngen illustreras ytterligare av följande exempel, till vil- ken den givetvis dock inte är begränsad.

Exempel Utgangsmaterialet är ett stàlverksstoft innehållande 20% zink och 3,5% bly. Reaktorn har formen av en stympad kon med en nedat vidgad spets och består av en plåtkåpa som på insidan är belagd med eldfast material.

Dimensionerna är följande: Diameter hos den större, övre konbasen 3800 mm Diameter vid botten 800 mm Höjden hos konstumpen 3000 mm Generatrisvínklar med vertikalen, övre respektive undre parti 45% resp 10%.

De karaktäristiska parametrarna vid processen är följande: Rotationshastighet hos reaktorn 20 V/ min Syreflöde 5 nm3/ min Matning för konen 4 kg/min Matning av sats 65 kg/mín Satsen blandas med 0,10 kg koks/kg sats, varvid koksen är avsedd som hjälpbränsle.

Under dessa förhållanden får man en oxíd innehållande 60% Zn och 10% Pb i en mängd av 20 kg/min och med utbyten av Zn och Pb av i storleksordningen 93% till 95% och däröver.

Claims (3)

462 978 ß PATENTKRAV

1. Sätt att återvinna zink och bly ur primära eller sekundära råmaterial, vid vilket man blandar ràmaterialet med kol och en partiell förbränning av kolet till kolmonoxid och en reduktion av zinkföreningar till zink sker, varvid förângning av denna samt av blyoxid sker, samt varvid oxidation av zinkàngan utföres med hjälp av för oxidationen erforderlig tillförd förbränningsluft och/eller syre och blyhaltig zínkoxid utvinnes, kännetecknat avatt a) ràmaterialet inmatas mot ett slaggskikt som bildas pâ insidan av en roterande ugn med i huvudsak konisk form, vilken roterar runt en vertikal axel med sådan hastighet, att det i ugnen bildade fasta och flytande materialet separeras, varvid satsens fasta material förblir i jämvikt under den gemensamma inverkan av rotations-, tyngd- och friktionskrafter, medan den flytande fasen som bildas under processen rinner mot ugnens botten, b) sammansättningen av i processen tillförda komponenter anpassas så att en slagg med en smältpunkt som inte överstiger l200°C bildas, vilken avtappas ur ugnen i flytande form, c) de under processen bildade zinkângorna omedelbart oxideras med luft eller syre, d) och att temperaturen i processen väljes inom omrâdet 1100 till l600°C.

2. Ugn för genomförande av sättet enligt krav l i form av en stympad kon eller flera i form av stympade koner utförda delar med krökta inre eller yttre höljen bestående av en ugnsmantel med eldfast beklädnad, vars axel är vertikal, och i vars mindre ände är anordnat ett bottenhàl, k ä n n e t e c k n a d av att den inre diametern i den stympade konens större plan är l till 10 m och i konens mindre ände 0,3 till 1 m, och bottenhalets diameter är 5 till 30% av den större basens diameter och kan uppgå till 100% av den mindre ändens inre diameter, och vinkeln (4) mellan mantelytorna och vertikalen ligger mellan 10 och 600, företrädesvis 200 och ugnen är vridbar med en hastighet av 10 till 80 varv per minut, och att rör (6, 7) försedda med vinklade munstycken, vilka mynnar i en lämplig vinkel i reaktorns inre och som kan förskjutas i vertikalled för tillförsel av bränsle och råmaterial är anordnade, samt att ett eller flera inblåsningsrör (8) är anordnade väsentligen 462 978 parallellt med generatriser till innerytan och vilka är utmed hela sin längd försedda med, eventuellt på jämna avstånd från varandra, hål för tillförsel av eventuellt förvärmd luft och/ eller syre.

3. Ugn enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att mantelytornas generatriser icke har någon större lutning är 300 i förhållande till varandra.