UA44078A - Спосіб витягання цинку з матеріалів, що містять оксиди заліза і цинку - Google Patents

Abstract

Спосіб витягання цинку з матеріалів, що містять оксиди заліза і цинку, що включає змішування сировини з твердим відновником, завантаження шихти зверху, нагрівання стовпа шихти у вертикальній печі до температури 900-1100 °С, відновлення, сублімацію цинку, відвід продукованих газів, охолодження газу й уловлювання з нього цинку. Твердий відновник вводять у шихту в кількості, рівній стехіометрично необхідній для відновлення вищих оксидів заліза до монооксиду. Нагрівання стовпа шихти здійснюють знизу за рахунок тепла, генерованого шаром кускового відновника-теплогенератора, розігрітого до температури 1377-1527 °С. Колошникові гази і сублімації цинку відводять з печі роздільно, причому сублімації цинку відводять нижче верхнього рівня шару теплогенератора. Розігрівання шару кускового відновника-теплогенератора здійснюють за рахунок джоулевого тепла.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема, до способів витягу кольорових металів з відходів 2 металургійного виробництва і може бути використаний в чорній металургії з метою витягу цинку з пилу чи шламів при одночасному одержанні з них сировини для виплавки сталі.

Відомий спосіб переробки відходів металургійного виробництва, що включає окускування вихідної сировини, відновлення, уловлювання цинку з возгонів з попутним одержанням напівпродукту для виплавки сталі, який відрізняється тим, що відновлення ведуть при температурі 600 - 6507С, а потім здійснюють возгонку цинку і 70 довідновлення металу в електропечі. (Ас. Мо1293237 (СРСР). Спосіб переробки відходів металургійного виробництва.// Фролов В.А. і ін., НПО "Тулачермет." Опубл. 28.02.87. Бюл. Мо 8).

У приведеному аналозі загальний обсяг технологічних газів і енерговитрати обумовлені кількістю кисню, що віднімається при відновленні вищих оксидів заліза (Ге2Оз і Бе30/4) до металічного заліза. Ці значення в три рази перевищують аналогічні показники для випадку відновлення оксидів заліза до монооксиду (навіть без 72 урахування витрати відновника).

Возгони цинку, який в описаному аналозі відновлюється після відновлення заліза, потрапляючи в загальний газовідвід, повторно окислюються продуктами відновлення заліза і забруднюються частками пилу. Якість такого цинкпродукту низьке, і його направляють на збагачення з наступним витягом цинку в повторних переробках.

Забезпечити збільшення концентрації цинку в газі, що відводиться, при одночасному запобіганні його окислення і тим самим підвищити якість цинкпродукту, що витягається, засобами приведеного аналогу неможливо.

Ці ж недоліки притаманні і способу виробництва металізованих окатишів з низьким вмістом цинку, який включає виготовлення окатишів з металургійного пилу, що вміщує залізо і цинк з добавкою палива, нагрівання окатишів на конвейєрній машині до 600 - 9007 і наступне нагрівання в обертовій печі до 1000 - 120072 з видаленням цинку. (Пат. Мо51 - 13083 (Японія). Виробництво залізорудних окатишів з низьким вмістом « цинку//Кагаяма Иосіюкі. Опубл. 24.06.76).

В якості прототипу вибрано процес видалення цинку з матеріалів, що містять оксиди заліза, який включає змішування сировини з твердим відновником, зовнішнє нагрівання шихти до температури 900 - 1 10070 з одержанням губчатого заліза, відвід газу із середньої по висоті зони печі при температурі вище 906"С, со охолодження газу й уловлювання з нього цинку. (Пат. Мо4384886 (США). Процес видалення цинку з матеріалів, рч- що містять оксиди заліза// Стів Курт.-Опубл. 24.05.83).

Технічна суть процесу, обраного в якості прототипу, полягає в наступному. У відходах металургійного о виробництва цинк перебуває, головним чином, у формі фериту пРе2О, і, частково, у формі сульфіду 715. «ф

При температурі 650 - 7507"С ферит цинку починає відновлюватись з виділенням 7пО у самостійну фазу й 35 . за . . « утворенням (2п,Ре) О, Ре2»Оз. Це обумовлено тим, що відновлення Ре" протікає без попутного відновлення 72, і йде за схемою

БезО,у -» БеО -» Ге

Такий механізм має місце при температурах до 1000"С. З підвищенням температури і досить високому Р со « Відновлюватись починає і цинк. У момент відновлення цинк утворюється у вигляді возгонів і, потрапляючи в з с газову фазу, видаляється з реакційної зони в сукупності з іншими технологічними газами, переважно продуктами відновлення заліза, що містять значну частку СО». Диоксид вуглецю є активним окислювачем цинку, тому у всіх ;» відомих способах, де возгони цинку видаляються в загальному газопотоці, цинк уловлюють у вигляді оксиду змішаного з частками пилу. Якість такого цинкпродукту низька і його направляють на додаткову переробку з

Метою збагачення і витягу цинку. ї5» Крім цього, одержання губчатого заліза - процес енергоємкий. Доцільність його застосування виправдана лише у випадку переробки високоякісної вихідної сировини. ве У процесах же утилізації металургійних пилів і шламів, коли головним завданням є видалення із зазначених о матеріалів цинку, як шкідливої домішки, що перешкоджає залученню залізовмісної сировини в металургійну переробку, видаляти цинк слід з мінімально можливими витратами матеріальних і енергетичних ресурсів, а

Ш- залізо відновлювати в традиційних металургійних агрегатах (домна, конвертер). с Способом витягу цинку, описаному в прототипі, неможливо виключити стадію металізації заліза, як обов'язкову перед відновленням цинку зі зменшенням загального обсягу продуцьованих газів і зниженням енерговитрат, відновити оксиди цинку монооксидом заліза, збільшити концентрацію цинку в газопотоці, що несе бв його возгони, і за рахунок цього підвищити якість цинкпродукту, що витягається, і знизити енергоємність процесу.

В основу винаходу поставлено завдання удосконалення способу витягу цинку з матеріалів, що містять

Р оксиди заліза і цинку, у якому шляхом виключення стадії металізації заліза, як обов'язкової у загальному процесі перед відновленням оксиду цинку, відновлення оксиду цинку монооксидом заліза і захисту возгонів цинку оксидом вуглецю від повторного окислення забезпечується зменшення загального обсягу продуцьованих газів і бо Витрат відновника, збільшення концентрації цинку в газопотоці, що несе його возгони, і за рахунок цього підвищується якість цинкпродукту, що витягується і знижується енергоємкість процесу.

Поставлене завдання вирішується тим, що в способі витягання цинку з матеріалів, що містять оксиди заліза, який включає змішування сировини з твердим відновником, зовнішнє нагрівання шихти у вертикальній печі до температури 900 - 110072 з одержанням губчатого заліза, відвід газу із середньої по висоті зони печі при 65 температурі вище 9067С, охолодження газу й уловлювання з нього цинку, згідно винаходу твердий відновник вводять у шихту в кількості, що дорівнює стехіометрично необхідній для відновлення вищих оксидів заліза до монооксиду, нагрівання стовпа шихти здійснюють знизу за рахунок тепла, що генерується шаром кускового відновника - теплогенератора, розігрітого до температури 1377 - 1527"С, а колошникові гази і сублімації цинку відводять з печі роздільно, причому, сублімації цинку відводять нижче верхнього рівня шару теплогенератора.

Доцільно розігрів шару кускового відновника - теплогенератора здійснювати за рахунок Джоульового тепла.

Приведені вище ознаки складають суть винаходу.

Технічна суть винаходу пояснюється фігурою, на якій: 1 - стовп шихти, 2 - шар твердого кускового відновника, З - струмопідвідні електроди. Стрілками показано рух технологічних газів.

Стовп шихти 1, який складається з конвертерного шламу, що містить оксиди цинку і твердого відновника /о0 доданого до шламу в кількості, що дорівнює стехіометрично необхідній для відновлення Ре 203 до гео, поміщають на шар кускового графіту 2. До шару 2 за допомогою електродів 3. підводять електричний струм і за рахунок Джоульового тепла розігрівають шар до температури 1377 - 152776.

В результаті розігріву шару 2 по профілю стовпа шихти 1 формується теплове поле, як це показано на фіг.

Різниця в термохімічних властивостях оксидів заліза і цинку при стабільному тепловому полі дозволяє /5 розділити процеси їхнього відновлення по висоті стовпа шихти.

У діапазоні температур 900 - 10007 протікає максимально активно і практично завершується реакція:

Ее2О3з - С и.» 2БеО к СО (1)

З завершенням відновлення вищих оксидів заліза до монооксиду вичерпується і введений у шихту твердий відновник, тому при подальшому підвищенні температури підвищення ступені відновлення заліза не

Відбувається.

На стадії відновлення і витягу цинку вирішальне значення набуває той факт, що переважною формою включень цинку в залізовміщуючих відходах є ферити цинку. Це означає надзвичайно розвинутий по всьому об'єму контакт цинку з залізом. Тим більше, що масова частка заліза у відходах, як правило, на порядок перевищує частку цинку. Активна взаємодія оксиду цинку з монооксидом заліза по реакції

ЗгеОр ниот-» Еез0о, що 77 (2) починається при переході БеО у рідку фазу, тобто при температурі 13777"С. Процес стабільно протікає в « напрямку утворення магнетиту в температурному діапазоні до 1527"С - температури переходу магнетиту в рідку фазу. Вище цієї температури вести процес недоцільно через появу імовірності зворотного ходу реакції.

Возгони цинку видаляються з зони їх інтенсивного утворення окремим газовідводом нижче верхнього рівня ее) шару теплогенератора.

При цьому забруднення цинку пилом практично не відбувається, а взаємодія з окислювачами (СО », Н2О) т виключається, тому що зазначені баластові компоненти видаляються в основному потоці технологічних газів, що «3 відводиться з реактора під колошником.

В результаті, в цинковідвідному газовому тракті створюється висока концентрація возгонів цинку, надійно З з5 захищених від окислення оксидом вуглецю. Це дозволяє при наступному охолодженні одержувати чистий «І цинковий розплав або порошок цинку. Отриманий металевий цинк можна використовувати, як товарний продукт, без додаткового перероблення.

Розплав на основі Ре, вільний від шкідливих домішок цинку, може без охолодження використовуватись в « сталеплавильному виробництві в якості жалізофлюсу, або після грануляції, як доменна шихта.

Таким чином, в результаті витягу цинку з залізовміщуючого шламу одержують практично чистий металевий /-- с цинк і високоякісний залізовміщуючий продукт - коштовну сировину для виробництва чавуну і сталі. При цьому, ц за рахунок виключення стадії металізації заліза з підготовчого процесу і перенесення її в основний "» металургійний агрегат (домна, конвертер) істотно скорочується енергоємкість процесу.

Заявлений діапазон температур обгрунтовується виходячи з умов активного відновлення цинку по реакції (2),

Що протікає інтенсивно тільки при наявності рідкої фази РеО. Звідси нижня гранична температура - 137770 - це ьч точка плавлення Рео, нижче якої реакція (2) практичного значення не має. Верхня гранична температура - ї» 152770 - це точка переходу РезО, із твердої фази в рідку, після чого виникає висока імовірність протікання реакції (2) у зворотному напрямку, і вести процес вище цієї температури недоцільно. ав) Нагрівання шару відновника - теплогенератора за рахунок Джоульового тепла обгрунтовується тим, що електронагрів - це єдиний технічно досконалий спосіб нагрівання матеріалів до високих температур, який забезпечує тонке регулювання температури (зміною напруги на електродах), а отже, і . гарантоване со забезпечення температурного діапазону, що заявляється.

Крім цього, електронагрів не вносить в ізольований від навколишнього середовища робочий об'єм побічних реагентів, які можуть порушити заданий температурними умовами хід процесу.

Можливість здійснення описаного способу ілюструється прикладами, де відповідно до приведеної вище послідовності дій, що реалізують запропонований спосіб, здійснюють витяг цинку з конвертерного шламу. » Конвертерний шлам, що містить, 9о: бо (9090 заліза - у вигляді РезО5, 1095 - у вигляді Ре) змішували зі здрібненим антрацитом, окусковували, висушували й завантажували у відновний реактор. Масу вугілля, що вводиться в шихту, визначали з розрахунку стехіометрично необхідної по реакції: в5 ЕезО, - С - ЗБеО СО

Показники, що характеризують запропонований спосіб при характерних значеннях заявленого діапазону температур, приведені в табл. 1.

Таблиця 1

Показники, що характеризують запропонований спосіб при питомій витраті відмовника 0,07кг/кгРе

Уопп/|Т, "С(|Вміст у залізофлюсі реагуючих компонентів, (90)|Вміст цинку в уловленому продукті, 95 Питомі витрати енергії кгу.п/кгРе 70 (о814Б2) 000омої 88,75 1125 97,88 0194 роадіватІ 000005 87,99 12,01 97,92 096

Бе» ов зво! зво звАв ов

Як видно з табл.1, нижче температури 1377"С цинк не відновлюється, вище 1527"С - умови його відновлення /5 Значно погіршуються. Пріоритетною температурою в приведених прикладах є температура 145270. Якість уловленого цинкпродукту від температури процесу практично не залежить, а визначається режимом відводу його возгонів і умовами дистиляції.

Claims (2)

Формула винаходу

1. Спосіб витягання цинку з матеріалів, що містять оксиди заліза і цинку, що включає змішування сировини з твердим відновником, завантаження шихти зверху, нагрівання стовпа шихти у вертикальній печі до температури 900-1100 "С, відновлення, сублімацію цинку, відвід продукованих газів, охолодження газу й ов уловлювання з нього цинку, який відрізняється тим, що твердий відновник вводять у шихту в кількості, що дорівнює стехіометрично необхідній для відновлення вищих оксидів заліза до монооксиду, нагрівання стовпа « шихти здійснюють знизу за рахунок тепла, що генерується шаром кускового відновника-теплогенератора, розігрітого до температури 1377-1527 "С, а колошникові гази і сублімації цинку відводять з печі роздільно, причому, сублімації цинку відводять нижче верхнього рівня шару теплогенератора. со 20

2. Спосіб витягання цинку з матеріалів, що містять оксиди заліза і цинку за п. 1, який відрізняється тим, що розігрівання шару кускового відновника-теплогенератора здійснюють за рахунок джоулевого тепла. - «в) « «

- . и? ЧК» ЧК» («в) -і ІЧ е) 60 б5