СПОСОБ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЛОЖНОГО ЛОМА И СМЕШАННЫХ ОТХОДОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C22B7/00 F27B1/09 

Изобретение относится к металлургии может быть использовано для получения вторичных цветных металлов из вторичного сырья.

К вторичному сырью относятся отходы производства цветных металлов из рудного сырья, лом радиоэлектронной аппаратуры (телевизоров, радиоприемников, приборов радиотехники и электроники), лом и отходы кабельной продукции.

Известен способ извлечения металла из лома и устройство для его осуществления (см. акцептованную заявку Великобритании N 1298188, C 22 B 7/00, 1969 г). Способ заключается в введении (транспортировании) лома, например, медной проволоки, содержащей олово, свинец или припой, с изолирующим покрытием в печь на термическую обработку путем обжига и плавления, причем обжиг осуществляют при перемешивании лома в печи с помощью конвейера, в результате чего изолирующее покрытие выжигают, образовавшиеся летучие вещества (газы) сжигают тут же в печи, а загрязняющие медную проволоку олово, свинец или припой, отделенные физически при перемешивании лома в печи, подают на движущийся в противоположном направлении дополнительный конвейер для последующего удаления из печи. Выходящий из печи материал (медь) поступает на дробление, сепарацию для отделения любых остатков загрязняющих веществ, удаляемых через сито, и затем на плавление в солевую ванну. Устройство для осуществления данного способа содержит пламенную печь для обжига и плавления с размещенными внутри ее конвейерами для перемещения перерабатываемых материалов в противоположных направлениях, желоб, валковую дробилку, сито, солевую ванну и устройство для отгонки летучих веществ.

К недостаткам известного способа и устройства относится то, что из перерабатываемого лома получается только одна группа металлов, например, медь, а остальные цветные металлы уходят в отходы. Из-за образования многих отходов эти способ и устройство нельзя отнести к экологически чистым.

Наиболее близким способом и устройством к предложенным является способ переработки скрапа и устройство для его осуществления по патенту США N 3615084, C 22 B 7/00, 1969. Способ включает фрагментацию исходного сырья (измельчение кусков скрапа до заданной толщины, разрезание их на относительно небольшие прямоугольные куски), транспортирование на термическую обработку косвенным нагревом перемещаемых фрагментов путем осуществления обжига и плавления, причем при обжиге выжигают горючие материалы и отводят образовавшиеся газы на обезвреживание и очистку (нежелательные горючие вещества, образующие в печи и загрязняющие воздух, могут быть окислены перед выбросом в атмосферу), а при плавлении отделяют расплавленные цветные металлы. Затем выгружают железосодержащий продукт, направляемый на рафинирование, шлаки и золу. Установка для осуществления этого способа содержит узел фрагментации исходного сырья (средства для резки исходного материала до определенной толщины, а затем на множество полос), установку для термической обработки в виде пламенной печи с устройством для перемещения фрагмента, представляющим собой бесконечный ремень, и устройство для отвода расплавленных цветных металлов, сообщенную с печью установку для обезвреживания и очистки газов (окисление перед выбросом в атмосферу нежелательных горючих веществ, образующихся в печи и загрязняющих воздух), установку охлаждения и сепарации (очистной барабан) и выгрузки золы и неметаллов (шлаков) и пакетир-пресс.

К достоинствам прототипа можно отнести то, что способ и установка позволяют проводить первичную переработку сложного лома и сложных отходов, а также то, что предусмотрено расплавление и отделение цветных металлов. Однако, известные способ и устройство не предназначены для селективного отделения металлов по группам.

Задачей изобретения является получение цветных металлов по группам, что обуславливает его высокую эффективность при первичной переработке сложного лома и смешанных отходов.

Задача решается тем, что в способе первичной переработки сложного лома и смешанных отходов цветных металлов, включающем фрагментацию исходного сырья, транспортирование на термичную обработку косвенным нагревом перемещаемым фрагментом путем последовательного осуществления обжига и плавления, причем при обжиге выжигают горючие материалы и отводят образовавшиеся газы на обезвреживание и очистку, а при плавлении отделяют расплавленные цветные металлы, охлаждение и выгрузку железосодержащего продукта, шлака и золы, отличается от способа прототипа тем, что термическую обработку фрагментов исходного сырья проводят в неокислительной атмосфере сначала при температуре 800 900^oC с селективным расплавлением и отделением свинца и алюминия, а затем при температуре 1200 1250^oC, расплавляя и отделяя медь с примесями золота и серебра.

Задача изобретения решается также тем, что установка для осуществления этого способа содержит узел фрагментации исходного сырья, печь обжига и плавления, снабженную устройствами для перемещения в ней фрагментов и отвода расплавленных цветных металлов, камеру охлаждения и сообщенное с печью обжига и плавления устройство для обезвреживания и очистки газов, отличающаяся тем, что она снабжена замкнутой системой рельсовых путей, проходящих через камеру охлаждения и печь обжига и плавления, выполненную в виде электропечи косвенного нагрева, разделенной подъемным тепловым экраном на две камеры, при этом устройство для перемещения в печи фрагментов исходного сырья выполнено в виде ряда установленных на рельсовом пути тележек-поддонов, устройство для отвода расплавленных цветных металлов выполнено в виде расположенных в поду обеих камер печи копильников металла, снабженных летками, а система рельсовых путей снабжена размещенным после камеры охлаждения узлом выгрузки из тележек-поддонов железосодержащих продуктов шлака и золы.

На фиг. 1 представлен общий вид установки в плане, на фиг. 2 разрез электропечи в увеличенном масштабе, на фиг. 3 сечение А-А в увеличенном масштабе.

Установка для первичной переработки сложного лома и смешанных отходов содержит: узел 1 фрагментации исходного сырья, в котором предусмотрены гидравлические ножницы 2, пакетировочный пресс 3 и оборудование для частичной разборки и резки крупных изделий, содержащих цветных металлы (на чертеже не показано); камеру 4 предварительного нагрева, печь обжига и плавления и камеру 6 охлаждения, сообщенное с печью 5 устройство 7 для обезвреживания и очистки газов. Установка снабжена замкнутой системой рельсовых путей 8, 9, 10 и 11, проходящих через печь 5 и камеры 4 и 6.

Печь 5 выполнена виде электропечи косвенного нагрева, например, электропечи сопротивления, разделенной подъемным тепловым экраном 12 на две камеры 13 и 14 и снабжена устройствами для перемещения в ней фрагментов исходного сырья и устройством для отвода расплавленных цветных металлов. При этом устройство для перемещения в печи фрагментов исходного сырья выполнено в виде ряда установленных на рельсовом пути 9 тележек-поддонов 16 с решетчатыми стенками 17 и наклонным дном 18 и размещенных противоположно друг другу толкателей 19 и вытаскивателей 20 тележек-поддонов 16. А устройство для отвода расплавленных цветных металлов выполнено в виде расположенных в поду 15 камер 13 и 14 копильников 21 металлов, снабженных летками 22.

Система рельсовых путей снабжена размещенным после камеры 6 на рельсовом пути 11 узлом 23 выгрузки из тележек-поддонов железосодержащих продуктов, шлака и золы с помощью контейнеров 24. Для загрузки фрагментов исходного сырья в тележки-поддоны 16 имеются кюбели 25. С противоположных сторон рельсового пути 11 расположен толкатель 26 и выталкиватель 27 тележек 16. Кроме того, система рельсовых путей снабжена перегрузочными тележками 28, а параллельно печи 5 размещены дополнительные рельсовые пути 29 с тележкой 30 для изложниц 31.

Устройство 7 для обезвреживания и очистки газов в своем составе содержит камеру дожигания, различного типа скрубберы и фильтры, циклонный каплеуловитель, воздухозадувки, холодильник, влагоотделитель, конденсатоотводник, пробоотборник газа, насосы и необходимую трубопроводную арматуру (не показаны).

Процесс переработки сложного лома и смешанных отходов цветных металлов осуществляют следующим образом.

В узле 1 фрагментации сложный лом и смешанные отходы с помощью гидравлических ножниц 2, пакетировочного пресса 3 и другого необходимого оборудования приводят к массе и размерам, удобным для загрузки в тележку поддон 16 и в виде пучка, пакета, брикета, бухты, мотка, а возможно и целого изделия (телевизор, радиоприемник и др.) с помощью грузоподъемного крана и кабеля 25 загружают на тележку поддон 16. Толкателем 26 подталкиванием нагруженной тележки 16 вслед идущим за ней тележками 16 ее дискретно перемещают к перегрузочной тележке 28, находящейся на рельсовом пути 8. С помощью вытаскивателя 27 нагруженную тележку-поддон 16 устанавливают на перегрузочную тележку 28 и по рельсовому пути 8 перемещают к камере 4 предварительного нагрева. Затем толкателем 19 дискретно перемещают тележку-поддон 16 по рельсовому пути 9 через камеру 4 предварительного нагрева, камеры 13 и 14 печи 5. В камере 4 происходит сушка исходного сырья с целью исключения попадания влаги в электропечь 5 и, как следствие, коррозии электронагревателей печи 5 и тележек-поддонов 16.

В камере 13 печи 5 осуществляют термическую обработку в неокислительной атмосфере при температуре 800 900^oC. При этом выжигают из лома и отходов горючие (органические) материалы (битум, резину, пластмассу, бумагу, дерево, краску, эпоксидный компаунд и др.). В образованном дымном газе присутствуют тонкодисперсные частицы сажи, агрессивные сернистые, фтористые, хлористые и другие вредные химические и органически соединения. Смесь продуктов горения из печи 5 направляются в устройство 7 для комбинированного многоступенчатого обезвреживания и очистки газов с помощью термических сухих и мокрых методов.

Установка снабжена замкнутой системой рельсовых путей 8, 9, 10 и 11, проходящих через печь 5 камеры 4 и 6.

Одновременно с выжиганием горючих материалов из лома и отходов в камере 13 печи происходит селективное расплавление таких цветных металлов как свинец и алюминий. Расплавы по наклонному дну 18 тележки-поддона 16 стекают в копильник 21, расположенный в поду 15 камеру 13, но благодаря разной плотности свинец и алюминий разделяются в копильнике 21 на два слоя и раздельно сливаются из копильника 21 через летки 22 в изложницы 31. Зола, медные и стальные лом и отходы, а также благородные металлы (золото, серебро, металлы платиновой группы и редкие тугоплавкие металлы остаются на тележке-поддоне 16.

После выжигания из фрагментов исходного сырья органических материалов, расплавления и отделения свинца и алюминия, тележку-поддон 16 с содержимым перемещают в камеру 14 печи 5, при этом тепловой экран 12 поднят.

В камере 14 процесс переработки проводят также в неокислительной атмосфере, но уже при температуре 1200 1250^oC. Здесь производят расплавление медной составляющей лома и отходов. Расплав меди по наклонному дну 18 тележки-поддона 16, отделяясь от оставшегося содержимого в тележке 16, стекает в копильник 21 в поду 15, но уже камеры 14, откуда по мере накопления через летку 22 сливается в изложницы 31, установленные на тележке 30. В медный расплав, как хороший коллектор, переходят также и золото с серебром. Отходящие при этом газы поступают в устройство 7.

После расплавления меди и медьсодержащих сплавов тележку-поддон 16 из камеры 14 электропечи 5 с помощью вытаскивателя 20 перемещают в камеру охлаждения 6, где тележка 16 с оставшимися в ней золотой, шлаком и железосодержащими продуктами охлаждается, после чего тем же вытаскивателем 20 устанавливают тележку-поддон 16 на перегрузочную тележку 28, которая перемещает тележку 16 по рельсовому пути 10 к рельсовому пути 11. Здесь толкателем 26 тележку-поддон 16, которая в свою очередь толкает и впереди стоящие тележки, дискретно продвигают к узлу 23 из нее железосодержащих продуктов, шлака и золы по контейнерам 24 отдельно каждого вида оставшегося продукта. Благородные металлы платиновой группы и редкие тугоплавкие металлы концентрируются в основном в золе и шлаках, которые направляются на дальнейшую обработку с целью извлечения благородных металлов. Железосодержащие продукты пакетируют.

Таким образом, тележки-поддоны 16 опорожняются и снова поступают на загрузку исходным сырьем с помощью кюбелей 25. Далее цикл работы установки повторяется.

Внедрение способа и установки в производство приведет к повышению металлургической ценности вторичных металлов, уменьшению безвозвратных потерь благородных и редких металлов, сокращению отходов, обеспечивающему чистоту установки.

Использование: первичная переработка сложного лома и смешанных отходов цветных металлов. Сущность изобретения: фрагментация исходного сырья, транспортирование, обжиг с выжиганием горючих материалов с отводом газов на очистку, плавление с отделением цветных металлов, охлаждением и выгрузка железосодержащих продуктов, шлака и золы. Согласно изобретению термическую обработку фрагментов исходного сырья, проводят в неокислительной атмосфере сначала при 800 - 900^oC с отделением свинца и алюминия, а затем - при 1200^o - 1250^oC с отделением меди с применением золота и серебра. Установка содержит узел фрагментации исходного сырья. Печь обжига и плавления, снабженную устройствами для перемещения в ней фрагментов исходного сырья и отвода расплавленных цветных металлов, и камеру охлаждения, сообщенное с печью обжига и плавления устройство для обезвреживания и очистки газов. Согласно изобретению она снабжена замкнутой системой рельсовых путей, проходящих через камеру охлаждения и печь обжига и плавления, выполненную в виде электропечи косвенного нагрева, разделенную подъемным тепловым экраном на две камеры, при этом устройство для перемещения в печи фрагментов исходного сырья выполнено в виде ряда установленных на рельсовом пути тележек-поддонов с решетчатыми стенками и наклонным дном и размещенных противоположно друг другу толкателя и вытаскивателя тележек-поддонов, устройство для отвода расплавленных цветных металлов выполнено в виде расположенных в поду обеих камер печи копильников металла, снабженных летками, а система рельсовых путей снабжена размещенными после камеры охлаждения узлом выгрузки из тележек-поддонов железосодержащих продуктов, шлака и золы. Технический результат: повышение эффективности переработки и обеспечение экологически чистого процесса. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ первичной переработки сложного лома и смешанных отходов цветных металлов, включающий фрагментацию исходного сырья, транспортирование, термическую обработку косвенным нагревом перемещаемых фрагментов исходного сырья обжигом с выжиганием горючих материалов и отводом образовавшихся газов на обезвреживание и очистку, плавление с отделением расплавленных цветных металлов, охлаждение и выгрузку железосодержащих продуктов, шлака и золы, отличающийся тем, что термическую обработку проводят в неокислительной атмосфере сначала при 800 900^oС с селективным расплавлением и отделением свинца и алюминия, а затем при 1200 1250^oС с расплавлением и отделением меди с примесями золота и серебра. 2. Установка для первичной переработки сложного лома и смешанных отходов цветных металлов, содержащая узел фрагментации исходного сырья, печь обжига и плавления со средствами для перемещения в ней фрагментов исходного сырья и отвода расплавленных цветных металлов, камеру охлаждения и сообщенное с печью средство для обезвреживания и очистки газов, отличающаяся тем, что установка снабжена замкнутой системой рельсовых путей, проходящих через камеру охлаждения и печь обжига и плавления, печь выполнена в виде электропечи косвенного нагрева, разделенной подъемным тепловым экраном на две камеры, средство для перемещения в печи фрагментов исходного сырья выполнено в виде ряда установленных на рельсовом пути тележек-поддонов с решетчатыми стенками и наклонным дном и размещенных противоположно друг другу толкателя и вытаскивателя тележек-поддонов, средство для отвода расплавленных цветных металлов выполнено в виде расположенных в поду обеих камер печи копильников металла с летками, а система рельсовых путей выполнена с размещенным после камеры охлаждения узлом выгрузки из тележек-поддонов железосодержащих продуктов, шлака и золы.