SU777068A1 - Способ рафинировани расплава черных металлов от меди - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к технологии рафинировани  черных металлов от меди, например, вторичных черных металлов, легированных, в частности, никелем или кобальтом, медистых чугунов; ферроникел  и т. д.

В насто щее врем  известны способы рафинировани  расплава черных металлов от меди с использованием серусодержащих материалов и отходов производства.

В лабораторных услови х установлена возможность извлечени  меди из стального лома и отходов нереплавкой их под слоем углеродистого покрыти  с введением в расплав ЫазЗ-91 20, Na2S04 или Ыа25Оз дл  перевода меди в Cu2S, уход щий в натриймедистый штейн.

Процесс-вели при 1470°С, ввод  серусодержащие материалы небольшими порци ми . В конце обезмеживани  добавл ли небольшое количество FeS. При работе с Na2S-91 20 наблюдалось выделение пламени и хлопки, но при этом металл поглощал меньше серы и добавки FeS, дл  обеспечени  достаточно полного удалени  меди не требуетс  нейтрализации с расходом большого количества соединений щелочных и щелочноземельных металлов.

Известны способы рафинировани  расплава чугун или стали с иснользованием

серусодержащих отходов производства, которые перед обезвоживанием нейтрализуютс  щелочными соединени ми и соединени ми из групны окислов, гидроокислов, 5 сульфатов, нитратов или их смес ми, образующими нерастворимый осадок. Полученными твердыми продуктами обрабатывают расплав чугуна или стали 1, 2.

Наиболее близкий но технической сущности и достигаемому результату к изобретению способ рафинировани  загр зненного примес ми скрапа, включающий ввод в расплав серусодержащих отходов производства , полученных из рудничных вод, отработанных травильных растворов и т. д. Рафинированию могут нодвергатьс  любые виды стального и чугунного скрапа. Содержащие сульфаты, сульфиты или сульфиды отходы обрабатываютс  материалами, содержащими щелочные или щелочноземельные соединени , предпочтительно соду. Полученный в осадке сульфат натри  вместе с гидроокисью железа, избытком соды и, возможно, с другими соединени ми

25 добавл етс  к расплавленному металлу; образующийс  шлак, содержащий сульфиды щелочных металлов, раствор ет медь и другие примеси и скачиваетс  3.

Недостатком известных технических ре30 шений  вл етс  большой расход щелочных

f-t

и щелочноземельных соединений на нейтрализацию серусодержащих отходов производства . При этом образуетс  на одну молекулу серусодержащего материала одна молекула бесполезной гидроокиси или карбоната железа, на обезвоживание, диссоциацию и расплавление которых расходуетс  дополнительна  энерги . Кроме того, присутствие в шлаке балластных соединений приводит к дополнительным затратам на наводку и скачивание шлака, к усложнению процесса извлечени  меди из черных металлов и шлака. Использование серусодержаших материалов и отходов производства по этому патенту с предварительной обработкой их шелочными и ш,елочноземельньши соединени ми основано на том, что в результате нейтрализации из серусодержаш ,их отходов производств, которые при температуре расплавленных черных металлов подвержены термической диссоциации , образуютс  более стойкие серусодержащие соединени  ш,елочных и щелочноземельных металлов и гидроокиси и карбонаты , например: FeSO4 полностью диссоциирует при температуре 671°С; Ре2(8О4)з -при 721°С, а Na2SO4 кипит только с незначительной диссоциацией при температуре 1430°С и CaS04 плавитс  только с незначительной диссоциацией при температуре 1450°С.

Цель изобретени  - упрощение, удешев . ление и повышение производительности процесса рафинировани  черных металлов от меди.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что серусодержащне материалы и отходы производства, например сульфаты металлов группы железа, смеси сульфатов металлов группы железа с сульфатами щелочных металлов и т. д. в виде отходов травильного производства, гальванических цехов и гидрометаллургии, обезвоживаютс  без предварительной нейтрализации, а после обезвоживани  ввод тс  в расплавленные черные металлы в потоке газа-носител  и восстановител ; в качестве восстановител  используютс  углеродсодержащие материалы, а в качестве газа-носител  кислород или воздух при соотношении углерод: кислород, равном 5:2; дл  восстановлени  серусодержащих материалов и отходов производства используютс  высокосернистые углеродсодержащие материалы .

Подача указанных материалов в потоке газа - носител  и восстановител  позвол ет устранить трудоемкую операцию нейтрализации серусодержащих материалов и отходов производства, ликвидировать больщой расход щелочных материалов, уменьщить массу материалов, которые направл ютс  на обезвоживание, снизить массу шлакообразующих, направл емых на рафинирование , уменьшить расход энергии на

777068

обезвоживание, диссоциацию и расплавление серусодержащих материалов и отходов производства, что приводит к упрощению, удешевлению и повышению производительностн процесса рафинировани  черных металлов от меди. В объеме расплавленных черных металлов малоустойчивые серусодержащие материалы и отходы производства , диссоциирующие при низких температурах , например FeSO4 671°С; Fea(804)3 72ГС; NiSO4 840°С, перевод тс  в устойчивые в восстановительной атмосфере при температурах расплавленных черных металлов сульфиды, например

FeSO4-l-B FeS+4BO

NiSO4+B NiS-f4BO,

где В - восстановитель.

Использование углеродсодержащего материала и кислорода или воздуха в указанном соотношении позвол ет повысить производительность процесса рафинировани  расплавленных черных металолв от меди за счет перемешивани  расплава образующимис  при рафинировании пузырьками угарного газа и за счет поддержани  температуры расплавленного металла в оптимальном режиме.

Применение высокосернистых восстановителей удешевит процесс рафинировани 

черных металлов от меди.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Обезвоженные без предварительной нейтрализации серусодержащие материалы и

отходы производства, например сульфаты металлов группы железа, смеси сульфатов металлов группы железа с сульфатами щелочных металлов, ввод тс  в расплавленные черные металлы в потоке газа-носител  и восстановител ;

Полученные расплавы сульфидов и черных металлов выдерживаютс  в контакте 3-5 мин, а затем раздел ютс  известными способами.

Примеры осущесгвлени  способа.

Пример 1. 30 кг вторичных черных металлов , имеющих следующий химический состав, %: Си 0,46; Ni 7,8; С 2,94, расплавл лись в индукционной печи в теченне 1 ч.

После раснлавлени  вторичные черные металлы имели температуру 1400°С и продувались в течение 30 с обезвоженной смесью сульфатов железа и натри , полученной из серусодержащих отходов производства , и коксовой мелочи в потоке кислорода . Частицы смеси имели диаметр мм. После обработки полученные расплавы сульфидов и вторичных черных металлов выдержали 3 миг, а затем расплав сульфидов удалили из лечи. Химический состав рафинированного расплава вторичных черных металлов следующий, %: Си 0,34; С 1,88. Степень обезмеживани  26,1%. Расход сульфата железа 5,5%, сульфата натри  1%, коксовой мелочи 1,5%, кислорода

от массы вторичных черных металлов .

П р н м е р 2. 30 кг вторичных черных металлов, имеющих следующий химический состав, %: Си 1,33%; Ni 13,6; С 1,06, расплавл лись в течение 1 ч в индукционной печи. После расплавлени  вторичные черные металлы имели температуру 1400°С и продувались обезвоженным при 350°С сульфатом железа, полученным из серусодержащих отходов производства, и обезвоженным угольным щламом, которые имели мм; в потоке кислорода. После обработки полученные расплавы сульфидов и вторичных металлов выдержали в контакте 5 мин, а затем расплав сульфидов удалили из печи. Химический состав вторичных черных металлов следующий, %: Си 0,87; С 1,10. Степень обезмеживани  34,6%, расход сульфата железа 8%, расход обезвоженного угольного шлама 2,5%, кислорода 0,9% от массы вторичных черных металлов .

Как видно из приведенных примеров, дл  рафинировани  вторичных черных металлов от меди можно использовать обезвоженные серусодержащие материалы и отходы производства, например сульфаты -металлов группы железа, смесь сульфатов металлов группы железа с сульфатами щелочных металлов в виде обезвоженных отходов травильного производства, гальванических цехов и гидрометаллургии, полученные более простым способом, т. е. без предварительной нейтрализации этих отходов щелочными добавками, с использованием только операций обезвоживани  и восстановлени  обезвоженных серусодержащих материалов и отходов производства до сульфидов в расплавленных черных металлах в потоке газо-носител  и восстановител .

Это приводит к ликвидации расхода щелочных добавок, особенно дефицитной соды , к уменьшению объема и массы шлакообразующих , упрощению подачи шлакообразующих на рафинирование, к уменьшению расхода энергии на обезвоживание, диссоциацию и расплавление шлакообразующих . Кроме того, уменьшение массы шлакообразующих приводит к упрощению процесса скачивани  шлака из печи. При

этом степень обезмеживани  достигает 34,5% за одну операцию обработки расплава вторичных черных металлов в течение 3-5,5 мин, при расходе серусодержащих отходов 8%, обезвоженного угольного шлама 2,5% и газа-носител  0,9% от их массы. Использование способа позволит значительно упростить, удешевить и повысить производительность процесса рафннировани  черных металлов от меди, расширить сырьевую базу получени  дешевых шлакообразующих , решит проблему рациональной утилизации серусодержащих отходов, производства. При этом экономический эффект только по заводам МЧМ СССР составит 1,2 млн. руб.

Claims (3)

1. Способ рафинировани  расплава черных металлов от меди, включающий ввод в расплав обезвоженных серусодержащих материалов и отходов производства, например сульфатов металлов группы железа, смесей сульфатов металлов, группы железа

с сульфатами щелочных металлов в виде обезвоженных отходов травильного производства , гальванических цехов и гидрометаллургии , отличающийс  тем, что, с целью удешевлени , упрощени  и повышени  производительности процесса рафинировани  черных металлов от меди, серусодержащие материалы и отходы производства ввод т в расплав черных металлов в потоке газа - носител  и восстановител .

2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве восстановител  используют углеродсодержащие материалы, а в качестве газа-носител  - кислород или воздух при соотношении углерод: кислород,

равном 5 : 2.

3. Способ по п. 3, отличающийс  тем, что дл  восстановлени  используют высокосернистые углеродсодержащие материалы .

Источники информации,

прин тые во внимание при экспертизе

1.За вка Японии № 47-39447, кл. 10 J 54, опублик. 1972.

2.Патент Англии № 1192510, кл. С 7 D, опублик. 1970.

3.Патент США № 3424574, кл. 76-53, опублик. 1969.