SU1763501A1 - Способ шахтной плавки вторичного медьсодержащего сырь с высоким содержанием железа - Google Patents

Abstract

Использование: цветна  металлурги , переработка вторичного сырь . Сущность: в шахтную печь загружают шихту, подают воздух и вод ной пар. Вод ной пар подают отдельно выше фурменного по са в зону температур 773-1023 К. Температуру пара поддерживают в пределах 373-523 К, а расход - 400-500 нм3 на 1 т железа в шихте. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. 1 ил.

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к переработке высокожелезистого вторичного медьсодержащего сырья.

Для производства вторичной черной меди, как правило, используют низкокачественное сырье, в которое входят отходы биметалла в виде россыпи и пакетов, содержащие до 90% железа; металлическая часть лома телевизоров, содержащего до 70% черных металлов; электродвигатели с содержанием черных металлов - 80-85%.

Известен способ извлечения меди и/или драгоценных металлов из железосодержащего лома. Для этого лом, содержащий железо добавляют в ванну расплавленной меди, а затем вводят в ванну кислород. Температуру ванны поддерживают 1400°С. При этом медь и/или драгоценные металлы переходят в ванну расплава, а железо в шлак. (Пат. США № 4451289, кл. 75-64, опубл. 84.05.29).

Недостатками этого способа являются использование кислорода для окисления и ошлакования железа, входящего в состав лома и, как следствие, высокие капитальные' затраты на строительство кислородной станции и энергетические й эксплуатационные затраты на производство кислорода.

Известен способ повышения десульфурации при плавке серосодержащего медного сырья в шахтной печи. С целью увеличения десульфуризации поддерживается повышенная постоянная влажность дутья. После диспергирования (с помощью специального устройства) воздуха до состояния тумана в воздух подается определенное кбличество воды. Наличие пара в области и фокуса печи имеет эффект, аналогичный действию кислорода. Взаимодействие пара со штейном приводит к •дополнительной десульфурации и обогащению штейна (Коларов М., Петров Ц., Добрев Н. Металлургия (НРБ), 1983, 38, № 6, с.1314).

Недостатками способа являются высокие потери тепла на испарение влаги в фокусе печи, что снижает эффективность шахтной плавки. Окисление образовавшимся паром кокса приводит к образованию восстановительной газовой фазы, содержащей СО, что снижает окислительный потенциал газовой фазы и приводит к образованию железистых настылей.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту является способ шахтной плавки вторичного свинецсодержащего сырья заключающийся в подаче воздуха, содержащего 1-8% водяного пара и обогащенного 0,5-5,0% кислорода (Патент Великобритании кл. С 7 D С 22 В 7/00, 13/00) N 1577106, опубл. 15.10.80). .

Недостатком этого способа является снижение окислительного потенциала дутья за счет образования СО в фокусе печи в результате взаимодействия водяного пара с углеродом кокса. Следствием этого является образование железной крицы (шухов), образующих настыли во внутреннем горне печи.

Цель изобретения - предотвращение образования настылей, содержащих металлическое железо.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем загрузку материала в шахтную печь, подачу воздуха и водяного лара, водяной пар вводят автономно выше фурменного пояса в зону температуры слоя шихты 773-1023 К. Температуру водяного пара поддерживают в пределах от 373 до 523 К. Расход водяного пара поддерживают 400-500 нм³ на тонну железа в шихте.

Сущность предлагаемого способа со? стоит в следующем. В шахтную печь, в зону, расположенную выше теплового фокуса, подается перегретый пар, который вступая во взаимодействие с металлическим железом шихты по реакциям

Fe + Н₂О (г) FeO + Н₂ + Q (1)

FeO + Н₂О (г) Fe₃O4 + Н₂ + Q (2) образует оксиды железа, переходящего в шлак, и водород. Процессы являются экзотермическими, кроме того., в газовой фазе происходит дожигание водорода, все это вносит дополнительное тепло в шахтную плавку. В результате улучшается тепловой баланс шахтной плавки, предотвращается образование настылей, содержащих металлическое железо и увеличивается кампания печи.

Так как водяной пар подается в низкотемпературную зону шахты,то в области фурм железо находится уже в окисленной форме, что и предотвращает образование металлизированных железистых настылей.

Количество вводимого водяного пара пропорционально марсовой доле железа металлического в шихте и составляет 400500 нм на тонну железа в шихте. Введение пара в количествах ниже 400 нм³ на 1 тонну железа металлического в шихте не обеспечивает полноты протекания реакций (1) и (2), а подача пара в количествах более 500 нм^с на 1 тонну железа в шихте приводит к повышенному взаимодействию пара с углеродом по реакции

С + НгО СО + Нг (3) и увеличивает расход кокса, что является нежелательным.

Температура вводимого водяного пара 373-523 К объясняется тем, что 373 К - это температура кипения воды, а 523 К - это максимальная температура водяного пара при работе парогенератора.

Выбор температурой зоны шахтной печи (773-1023 К) для подачи водяного пара определяется термодинамическими константами реакций (1), (2) и (3), рассчитанными по методу Темкина - Шварцмана, а также тем, что температурная зона ниже 773 К находится выше верхней границы сыпи, что приведет к подаче пара в газовую фазу, а это является нерациональным. Зависимость константы реакции от температуры представлена на фиг.1.

Загрузка шихты в шахтную печь производится послойно: кокс, флюсы, лом и отходы, шлак. При этом водяной пар должен подаваться периодически - с момента загрузки лома и отходов до начала подачи новой партии шихты. В противном случае в температурной зоне шахтной плавки выше 1023 К будет протекать преимущественно реакция (3), а не (1) и (2).

В исследованной научно-технической и патентной литературе технических решений со сходными признаками не.обнаружено. В связи с этим заявляемое техническое решение обладает новизной и существенными отличительными признаками.

Существенными отличительными признаками являются:

-автономная подача пара выше уровня фурменного пояса в зону температуры слоя шихты 773-1023 К;

-температурные параметры вводимого пара:

- расходные параметры водяного пара.

По сравнению с прототипом заявляемое техническое решение имеет следующие преимущества.

1. Повышается окислительный потенциал дутья без обогащения воздуха кислородом, в результате чего железо шихты окисляется в необходимых пределах, предотвращая образование металлических настылей в горне печи.

2. Исключается необходимость строительства кислородной станции, вследствие чего снижаются капитальные вложения. (Удельные капитальные вложения на 1000 нм³/час технического кислорода составляют 657 тыс. руб.). Кроме этого, эксплуатационные расходы составляют значительную сумму.

Пример1.В лабораторных условиях были проведены исследования по изучению влияния количества подаваемого пара на окисление железа шихты.

Была приготовлена шихта следующего состава, %: Fe- 18,18; Си -45,45; AI- 10,00; Zn - 13,64; SI - 0,91; С - 9,09: Sn + Pb - 2,73. Шихту при температуре 973 К продували водяным паром из расчета 0,35: 0,40; 0,45; 0,50; 0,55 л НгО (г) на 1 г железа металлического в шихте (что соответствует 350, 400, 450, 500, 550 нм³ НгО (г) на 1 тонну железа металлического в шихте).

Полученные результаты представлены в таблице.

Расход газа ниже 400 нм³/т железа металлического в шихте недостаточен, т.к. не дает необходимой полноты окисления.железа, а расход свыше 500 нм³/т нерационален, т.к. ведет к перерасходу пара и кокса (реакция 3).

Таким образом оптимальным расходом пара является 400-500 нм³ на тонну металлического железа шихты,.

Таким образом предлагаемое техническое решение обладает следующими преимуществами по сравнению с выбранным прототипом:

1. Предотвращает образование настылей, содержащих металлическое железо.

2. Достигается полнота окисления и ошлакования железа, входящего в перерабатываемый лом.

3. Увеличивается непрерывная компания печи, что ведет в свою очередь к снижению затрат на ремонт печи.

4. Стабилизируется процесс восстановительной шахтной плавки.

Claims (3)

Формула изобретения

1. Способ шахтной плавки вторичного медьсодержащего сырья с высоким содержанием железа, включающий загрузку шихты, подачу воздуха и водяного пара через фурму, отличающийся тем, что, с целью снижения эксплуатационных затрат за счет предотвращения образования настылей, воздух и водяной пар подают раздельно, причем пар подают выше уровня фурм в зону температур слоя шихты 773-1023 К.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что температуру водяного пара поддерживают в пределах 373-523 К.

3. Способ по п.1,отличающийся тем, что расход водяного пара составляет 400-500 нм³ на 1 т железа в шихте.

Ί

Зависимость степени окисления Fe мет в шихте и массовой доли СО в газовой фазе от расхода водяного пара

Расход водяного пара, нм³/1 TFe мет 350 400 450 500 550 Массовая доля окисленного Fe от Fe мет. в шихте, % 70,35 90,48 94,21 99,85 100 Массовая доля СО в газовой фазе, % — — — — 8,6

Редактор Н. Козлова Составитель Л. Кольцова Техред М.Моргентал Корректор С. Лисина

Заказ 3430 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101