SE464981B - Foerfarande foer utvinning av bly fraan blyslagg - Google Patents

Description

464 981 2 lÛ l5 slagg, som är fattig på värdefulla metaller, medan den mindre reducerade slaggen, vilken är rikare på värdefulla metaller, sjunker ned till slaggskiktets nedre del, eftersom denna slagg som följd av de ingående värdefulla metallerna har en högre densitet än den reducerade slaggen. Det är uppenbart, att reduktionen under dessa förhållanden äger rum mycket långsamt.

För att påskynda reduktionen ledes enligt förfarandet någon icke-oxiderande gas in i den smälta slaggen för att åstadkomma en blandning, så att den oxiderade slaggen kommer i kontakt med koksbädden. Den icke-oxiderande gasen är huvudsakligen en inert gas såsom kvävgas, men en del av gasen kan också vara en reducerande gas såsom naturgas.

Medelst förfarandet enligt föreliggande uppfinning, vid vilket smält slagg matas kontinuerligt in i en elektro- ugn, där den reduceras kontinuerligt genom injicering av kol- pulver i slaggskiktet, undvikes nackdelarna vid de ovan be- skrivna kända förfarandena. De väsentliga kännetecknen för förfarandet enligt uppfinningen framgår av patentkravet l.

En tillfredsställande reduktion av slaggen kräver en tillräcklig blandning i slaggen. Enligt DE patentansökan 2 920 676 åstadkommes blandningen av slagg och reduktions- medel med hjälp av gas. Eftersom reduktionsmedlet i detta fall utgöres av en koksbädd belägen på ytan, är det svårt att åstadkomma en tillfredsställande kontakt mellan den oxi- derade slaggen och reduktionsmedlet med hjälp av gasgenom- blåsning. Vid förfarandet enligt US patentskriften H 110 107 genomföres reduktionen genom injicering av kolpulver, varvid injiceringen sker väsentligen i metallskiktet. Eftersom den- siteten hos exempelvis metallisk koppar och nickel är g ca 8,9 g/cm3, ger denna smälta metall upphov till ett mot- tryck under injiceringen, varför kolpulvret och de runt det- samma alstrade gasbubblorna ej dispergeras i små bubblor i den smälta metallen och slaggen utan bildar större bubblor, vilka tenderar till att stiga upp till slaggskiktets yta, vilket hindrar kolpulvret från att blanda sig väl med slaggen och reagera med densamma. Den smälta slaggens densitet är 3,2-3,5 g/cm3, varför det av slaggen alstrade mottrycket för injiceringsstrålen ej är så högt som det av den smälta me- 464 981 3 tallen alstrade trycket, och dispergeringen av kolpulvret i små partiklar i slaggen blir lättare. Samtidigt ökas vidare reduceringseffektiviteten.

Såsom ovan nämnts, är en slaggreduktion genom injicering av kolpulver i en satsvis process svår som följd av bubbling.

Vid exempelvis reducering av slagger med en hög halt av bly kan slaggen bubbla över som följd av två olika mekanismer.

I händelse av överbubbling måste reduktionen avbrytas eller stoppas helt. Detta kan också ofta leda till allvarliga ska- dor på utrustningen.

För det första kan bubblingseffekten äga rum exempelvis då blyslagg är kraftigt oxiderad och blyhalten är motsvarande hög. Då denna oxiderade slagg reduceras medelst kol eller något annat gasalstrande reduktionsmedel, är reaktionerna så snabba, att det ej finnes tid för samtliga gaser att avgå från slaggen, utan slaggvolymen växer och reaktionen leder till kraftïg bubbling och skvalpning. I detta fall avbrytes reduktions rocessen omedelbart. Överbubblingen kan också för rsakas av det förhållandet att en fas med hög smältpunkt separeras i slaggen, vilken fas gör slaggen mycket fast och ogenomtränglig för gas. I blyslagg kan en sådan fas exempelvis vara zinkferrit ZnFe2Ou. Om slaggen därvid flzduceras medelst kol eller ett annat gas- alstrande reduk.ionsmedel, fortsätter slaggen att utvidga sig och fyller reaktorn och strömmar till slut ut. Det är i allmänhet mycket svårt att återfå kontrollen över en sådan reduktionssats, varför den ofta förloras. Samtidigt föreligger det en stor risk för skador på utrustningen.

Vid det nya förfarandet enligt föreliggande uppfinning matas smält slagg kontinuerligt in i en elektrougn till att blandas med redan delvis reducerad slagg i ugnen, och sam- tidigt reduceras slaggen kontinue ligt genom injicering av kolpulver i slaggskiktet. Såsom ovan nämnts, kan den av den oxiderade slaggens reduktion förorsakade bubblingen för~ hindras genom tillämpning av detta förfarande, eftersom *en i elektrougnen inkommande kraftigt oxiderade slaggen f blandas med delvis reducerad slagg som delvis finnes i ugnen, innan denzärska slaggen reagerar med kolpulvret. En annan 4e4 981 , fördel som uppnås vid användning av detta kontinuerliga redu- ceringsförfarande består däri, att bildningen av högviskösa föreningar såsom zinkferritspineller förhindras, och att den härav förorsakade överbubblingen av slaggen sålunda ej heller äger rum.

Vid tillämpning av det nya förfarandet enligt uppfin- ningen alstras ej gaser i den inledande reduktionen av oxide- rad slagg med ett högt syrgastryck, och följaktligen åstad- kommes ingen bubbling genom gasalstring. I oxiderade slagger är den större delen av järnet trivalent, och slaggen inne- håller också mycket av icke-järnmetalloxider såsom kopparoxid och blyoxid. Då denna slagg blandas med den reducerade slaggen, i vilken oxidhalten av icke-järnmetaller är låg och där järn föreligger i huvudsak i bivalent form, sker reduktionen av den oxiderade slaggen. Det bivalenta järnet i den reducerade slaggen reducerar icke-järnmetalloxiderna i den oxiderade slaggen och oxideras själv till trivalent järn.

Slaggens syrgastryck är direkt jämförbart med halten av icke-järnmetall i slaggen, eftersom metallen föreligger i metallfasen med aktivitet l. Vid exempelvis reducering av slagg med en blyhalt, är sålunda förhållandet mellan trivalent och bivalent järn i slaggen direkt beroende av slaggens bly- halt. Följaktligen kan detta förhållande mellan trivalent och bivalent järn betraktas som en indikator på känsligheten för bubbling. Halten Fe3+/Fe2+ i allmänhet över 0,75, och sådan slagg bubblar lätt vid inji- i slagg från en flamsmältugn ligger cering. Dåcënna färska slagg blandas med delvis reducerad slagg i elektrougnen, sjunker förhållandet Fe3+/Fe2+ till 0,50-0,18, och slaggen kan injíceras utan risk för bubbling.

Såsom redan nämnts, är det fördelaktigt, med hänsyn till en god dispergering av det injicerade reduktionsmedlet, att injiceringen sker i slaggskiktet. Därför är det fördelaktigt att det under slaggskiktet bildade metallskiktet hålles tunt.

Att hålla metallskiktet tunt är fördelaktigt också av den orsaken, att då exempelvis densiteten hos bly är över ll g/cm3 medför ett tjockt metallskikt speciella hållfasthetskrav på ugnskonstruktionen.

En risk vid sådana elektrougnar, i vilka metall fram- 464 981 ställes, består däri att i synnerhet metallbadets temperatur minskar, eftersom metall har en hög värmeledningsförmåga och endast en liten del värme alstras i metallen. De mellan elektroderna alstrade elektriska strömmarna uppvärmer huvud- sakligen slaggskiktet, från vilket värmen överföras till metallskiktet genom ledning. Om metallskiktet är tjockt, föreligger det en risk att speis bildas mellan slaggskiktet och metallskiktet eller vid botten. Speisskiktet bildas av föroreningarna arsenik, antimon och tenn tillsammans med kobolt, nickel, koppar och järn. Smältpunkten för speis är hög och det kan därför förorsaka svårigheter i driften av elektrougnen, exempelvis genom blockering av utloppsöppning- arna. Skadorna kan bli markanta, i synnerhet om såsom är fallet enligt föreliggande uppfinning metallen som skall åter- vinnas från slaggen är bly. Det bildade speisskiktet kan vara halvfast eller fast, i vilket fall det i betydande grad stör styrningen av ugnen. Även om en ugn ej innehåller nämnda för- oreningar i den mängd som erfordras för bildning av speis, utfälles ex.vis från blytackor kopparsulfid och metallisk koppar, då temperaturen sjunker. Dessa tenderar att ackumulera sig vid ugnens botten och i dess utloppsöppningar.

För att undvika de ovan beskrivna problemen är det för- delaktigt att utmatningsanordningen för den framställda metallen vid ugnens botten är så anordnad att det under slaggen belägna metallskiktet alltid är mycket tunt. Därigenom har den i slaggen alstrade värmen möjlighet att upprätthålla en tillräckligt hög temperatur i ugnen från dess topp till Då metallskiktet är tunt undvikes vidare even- metallskiktet vilket skulle leda till en flotationseffekt, såsom nämnts i det föregående. dess botten. tuell injicering av kolpülver i Metallskiktet hålles tunt, exempelvis genom kontinuerlig ur- tappning av metallen. Det är också möjligt att anordna en rännliknande urtagning vid ugnens botten, såatt den smälta metallen flyter in i denna ränna och metallen kan avlägsnas från denna antingen kontinuerligt eller periodiskt.

Då slaggreduktionsprocessen startas i ugnen, fylles ugnen först med blyslaggen och för att bubbling skall undvikas redu- ceras denna slagg med hjälp av en koksbädd eller på annat 464 981 l0 6 lämpligt sätt. Den kontinuerliga inmatningen av oxiderad bly- slagg sker endast i denna reducerade slagg.

Koksbädden kan bibehållas ovanpå slaggskiktet också vid andra tider än vid begynnelsesteget, även om själva re- duktionen genomföres med hjälp av en injicering av kolpulver.

I detta fall tjänar koksbädden som ett värmeisolerande skikt mellan gasfasen och den smälta fasen i ugnen. Zink och bly förångas vid injiceringsreduktion av blyslagg, eftersom de inuti den smälta slaggen alstrade gaserna kan mättas med dessa metaller. Om det finnes ett koksskikt ovanpå den smälta slaggen, varvid temperaturen i detta koksskikt är lägre än temperaturen hos den smälta slaggen, kondenseras en del av metallerna i gasen i koksskiktet och strömmar tillbaka till den smälta slaggen. Följaktligen kan mängden damm i en elektrougn minskas på detta sätt.

En kontinuerlig inmatning av oxiderad slagg i en elektro- ugn kräver ej att reduktionsmedlet injiceras i en viss spe- ciell del av ugnen, eftersom blandningen av den färska slaggen i den i ugnen redan förefintliga slaggen sker så effektivt, att injiceringen i slaggskiktet kan ske t.o.m. vid samma ställe i ugnen där den färska slaggen matas in på ytan. Na- turligtvis är det fördelaktigt att injiceringen sker symmet- riskt med avseende på elektrougnens elektroder, så att den slagg som strömmar på ena sidan av elektroderna ej är mer reducerad än den slagg som strömmar på den andra sidan. Där- för användes flera lansar.

Den slagg som matas in i en elektrougn är i allmänhet erhållen från en flamsmältugn, i vilken det använda fluss- medlet (dvs. det slaggbildande medlet) utgöres av kalk. Kal- ken påskyndar reduktionsreaktionerna i elektrougnen, och om den i slaggen ingående kalkmängden ej är tillräcklig, till- sättes kalk till elektrougnen. Normalt är aktiviteten av exempelvis blyoxid i järnsilikatslagg svag, men en kalktill- sättning ökar aktiviteten. Med fördel är förhållandet Cao/SiO2 i slaggen från en elektrougn högre än 0,6. Då förhållandet överstiger 1, löses kalken ej längre utan blir kvar i klumpar, varför ett fördelaktigt förhållande CaO/Si02 ligger mellan 0,6 och l,0. 7 464 981 Efterföljande exempel visar att förfarandet är lämp- ligt för blyslagger av olika slag. Exempel l är ett referens- exempel, vid vilket slaggreduktionen genomfördes i en satsvis process.

Exemgel l (referensexempel) 1800 kg blyslagg reducerades i en ugn genom En sats av injicering av kol i den smälta slaggen.

Analys av den smälta slaggen: Skopprov från ytan: Pb Cu Fe An SiO2 Al2O3 MgO CaO 28,0 2,9 10,5 5,2 18,9 2,5 8,U l2,2 Prov från det inre av slaggbadet: 39,4 3,1 8,5 5,8 l6,5 2,2 5,5 10,0 Omedelbart efter reduktionens början ägde en markant överströmning rum. Det var möjligt att fortsätta reduktionen först sedan en del av den smälta slaggen hade tömts ut från ugnen och gått förlorad.

Analys av den reducerade slaggen: Pb Cu Fe Zn SiO2 Al2O3 MgO CaO 1,7 0,17 lH,3 U,0 '29,4 H,5 12,0 19,8 Exemgel 2 Med användning av ett kontinuerligt reduktionsförfarande behan :des såväl en slagg av samma typ som vid det ovan be- skriv: satsvisa förfarandet och en slagg med en hög _irnhalt eller " hög blyhalt. Under reduktionen skedde ingen bubbling, och rt-aktionsprocessen fullbordades på ett tillfredsställande sätt. Nedan gives analyser av dessa slagger såväl före som efter reduktionen. 464 981 8 Samma typ av slagg som vid det satsvisa förfarandet: Oxiderad slagg: Pb Zn Cu Fe 27,0 5,9 1,4 9,5 Reducerad slagg: 3,2 4,0 0,26 15,8 Slagg med en hög järnhalt: Oxiderad slagg: Pb Zn Cu Fe 22,3 6,6 0,34 25,4 Reducerad slagg: 2,0 6,4 0,12 34,9 Slagg med en hög blyhalt: Oxiderad slagg: Pb . Zn Cu Fe 45,0 6,1 0,7 12,6 55,0 5,5 0,5 9,5 Reducerad slagg: 2,7 3,8 0,1 ,5 7,5 0,1 ,3 ,0 SiO2 ,2 ,0 SiO 18, ß-lßâ 24,6 S10 , 07k) ,3 24,3 Al2O3 3,2 ,3 Al2O3 1,1 Al2O3 1,6 MgO ,0 11,3 MgO 0,70 2,7 2,3 CaO 14,3 19,6 CaO 12,1 ,7 CaO 7,1 ,6 ,1 14,3

Claims (4)

1. p. ON .pa WD 0D ...i 9 Patentkrav l. Förfarande för utvinning av bly från blyslagg, k ä n n e - t e c k n a t av att den smälta, oxiderade blyslaggen, i vilken förhållandet CaO/Si02 avpassas till att ligga mellan0,6 och 1,0, matas in kontinuerligt i en elektrougn till att blandas med i ugnen redan förefintlig reducerad slagg, att slaggen reduceras kontinuerligt genom injicering av kolpulver i slaggskiktet, och att det vid ugnens botten bildade metallskiktet hâlles mycket tunt.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att det vid ugnens botten bildade metallskiktet hålles tunt genom kontinuerlig avtappning av metall från ugnen.

3. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att en koksbädd hâlles ovanpå slaggskiktet i elektrougnen.

4. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att injiceringen av kolpulver sker symmetriskt med avseende på elektrougnens elektroder.