СПОСОБ ОБЖИГА СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ Российский патент 2004 года по МПК C22B1/10 

Описание патента на изобретение RU2224802C1

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к переработке сульфидных материалов в кипящем слое.

Известен способ обжига твердого материала в кипящем слое (патент США 3443062, МКИ С 01 В 17/58). По известному способу вторичное дутье газа - окислителя подается непосредственно в верхнюю часть кипящего слоя. При этом способе вторичное дутье воздействует в основном на материал кипящего слоя, а не на твердый материал, выносимый в виде пыли.

Известен способ обжига сульфидных материалов (авт. св. СССР 311972, МКИ С 22 В 1/10), включающий подачу в надслоевое пространство, в его расширенную часть, кислородсодержащего агента выше фонтанирующих всплесков кипящего слоя с образованием факелов до 1300oС. В факелах происходит частичное выгорание серы из пыли. Недостатком указанного способа является то, что выгорание серы происходит в факелах, которые перекрывают лишь 25% всего поперечного сечения надслоевого пространства. При этом происходит проскок большей части пылегазового потока мимо факелов вдувания вторичного дутья, и средний состав пыли получается недостаточно обожженным по степени десульфуризации. Кроме того, в известном способе факелы вторичного дутья достигают поверхности кипящего слоя и часть реагента используется не на обжиг пыли, а на дообжиг огарка. Способ пригоден лишь для частичного обжига, где не требуется полное выгорание серы из шихты.

Наиболее близким техническим решением является способ обжига сульфидных материалов в кипящем слое (а.с. СССР 559976, МКИ С 22 В 1/10), включающий обжиг с подачей кислородсодержащего дутья под подину с последующим доокислением пыли вторичным дутьем, подаваемым в надслоевое пространство и в газоходный тракт. Вторичное дутье подается в надслоевое пространство с расходом 440-550 нм3/ч.

Несмотря на то, что дожигание пыли идет в несколько стадий, степень десульфуризации пыли составляет 56-57%, что вызывает необходимость возврата пыли на стадию обжига. Низкая степень десульфуризации пыли и сложность процесса являются основными недостатком процесса.

Техническим результатом способа является снижение содержания серы в пыли до уровня 0,8-0,9% при одновременном его упрощении.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе обжига сульфидных материалов в кипящем слое, включающем продувку серосодержащего твердого материала кислородсодержащим газом, подаваемым в избыточном количестве через подину, и доокисление твердого материала в виде пыли в надслоевом пространстве вторичным дутьем, подаваемым под углом 90o к направлению движения потока, согласно изобретению вторичное дутье подают в надслоевое пространство с коэффициентом избытка по отношению к содержанию сульфидов в пыли α= 1,5-3,0, со скоростью, не менее чем в 10 раз превышающей скорость пылегазового потока и при полном перекрытии газовым потоком сечения надслоевого пространства в месте его подачи.

В частности, подачу вторичного дутья целесообразно осуществлять при снижении коэффициента избытка кислородсодержащего газа, подаваемого через подину по отношению к серосодержащему твердому материалу, до значения менее 1,1.

Подача кислородсодержащего дутья, перекрывающего область надслоевого пространства и подаваемого со скоростью, не менее чем в десять раз превышающей скорость основного пылегазового потока, позволяет перекрыть движение частиц пыли с восходящим пылегазовым потоком и создать зону интенсивного турбулентного движения пылегазового потока с кислородсодержащим вторичным дутьем внутри образовавшейся области, что приводит к наиболее полному протеканию процессов окисления серы в пыли. Движение газового потока вторичного дутья, перпендикулярное движению основного пылегазового потока перед сводом, также создает оптимальные условия для перекрывания поступательного движения частиц без их проскока в газоход. Наряду со снижением общего содержания серы в пыли, значительная часть оставшейся серы находится в форме сульфатной, что дает возможность использовать пыль, например, в гидрометаллургическом производстве. Экспериментально подобранный коэффициент избытка вторичного дутья α= 1,5-3,0 по отношению к содержанию сульфидов в пыли обеспечивает практически полное доокисление сульфидов в уносе. Уменьшение коэффициента избытка вторичного дутья менее 1,5 ведет к резкому увеличению содержания серы в пыли вследствие уменьшения концентрации кислорода в реакционной зоне. Увеличение коэффициента избытка вторичного дутья свыше 3,0 также приводит к увеличению содержания серы в пыли. Излишний избыток реагента снижает температуру реакционной зоны. В результате, несмотря на высокое содержание газового реагента, скорость окисления остаточных сульфидов резко уменьшается, возрастает содержание серы в покидающей печь пыли и снижается концентрация SO2 в газах.

При скоростях истечения вторичного дутья, менее чем в десять раз отличающихся от скорости основного пылегазового потока, а также при неполном перекрытии струей вторичного дутья надслоевого пространства происходит образование пристенных зон, в которых происходит проскок неокисленных пылевидных сульфидов.

Известно, что на практике соотношение потоков твердого и газового реагента через подину колеблется с течением времени в очень широких пределах и с большой частотой, на огарок такие колебания оказывают незначительное влияние из-за сравнительно большой массы твердого, что объясняется в основном нестабильностью загрузки твердого из-за переменных физических свойств: влажность, слеживаемость, окомкованность, сыпучесть. Положение усугубляется и нестабильностью химического состава загружаемых материалов - содержания серы, цветных металлов и прочих компонентов шихты. Поэтому коэффициент избытка дутья по отношению к загрузке обычно колеблется в пределах 0,5-2,0 с частотой 0,5-5 мин. На получающийся огарок такие колебания оказывают незначительное влияние из-за сравнительно большой массы твердого в кипящем слое. Иначе обстоит дело с качеством пыли. В периоды, когда коэффициент избытка дутья мене 1,1, содержание серы в пыли резко возрастает. Это объясняется тем, что унос пыли из слоя происходит преимущественно в период загрузки шихты. Образовавшиеся в результате высыхания и сепарации частицы, размер которых соответствует скорости уноса, моментально покидают слой. В периоды значений коэффициента расхода дутья, недостаточных для окисления сульфидов, и происходят проскоки сильно недообожженной пыли, что вызывает необходимость возврата пыли на дообжиг с увеличением затрат и потерь. Поэтому подача вторичного дутья с заявленными параметрами при коэффициенте избытка основного дутья через подину по отношению к загрузке менее 1,1 приведет к дополнительной десульфуризации пыли.

Возможность осуществления заявленного способа проверялась на полупромышленной печи КС площадью пода 1,3 м2, диаметром надслоевого пространства в плоскости вдувания вторичного дутья 2,5 м. Опыты проводились на медном концентрате от флотационного разделения медно-никелевого файнштейна, содержащем 69% меди и 21,5% серы (остальное никель, кобальт, железо и прочие). Расход воздуха под подину составил 1600 нм3/ч. Коэффициент расхода первичного дутья - 1,4.

Температура в слое 865oС. Пылевынос составлял 45% от загрузки концентрата.

В надслоевое пространство (примерно в середине между слоем и сводом) через горизонтальные фурмы противоположно друг другу в шахматном порядке подали 350 нм3/ч воздуха, что соответствовало коэффициенту избытка вторичного дутья по отношению к сульфидам в пыли, покидающей слой, α=2,3. Скорость пылегазового потока составляла ≈ 1,5 м/с. Скорость истечения вторичного дутья из каждой фурмы составляла 20 м/с. При этом струя из каждой фурмы достигала противоположной стенки. Таким образом кислородсодержащим газом было перекрыто практически все сечение надслоевого пространства. Температура под сводом печи увеличивалась на 20-25oС. Прочие параметры печи процесса не меняли. В результате подачи технологического кислорода как вторичного дутья получены огарок с содержанием серы 0,195% и пыль, содержащая 0,8% серы, из которой 50% сульфатная. Десульфуризация серы повышена на 53%. Эта пыль была опробована в технологии сернокислотного выщелачивания, проведенные испытания показали ее пригодность для гидрометаллургической переработки с высоким извлечением меди. При этом уменьшаются потери, связанные с исключением оборота пыли в печи КС. Прочие примеры сведены в таблицу.

Похожие патенты RU2224802C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОБЖИГА СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ 1971
  • Д. Н. Клушин, Ф. А. Мызенков, А. Д. Бессер, Л. С. Кашин,
  • А. Г. Таланов, А. К. Ушаков, В. П. Гришанов В. Ф. Решетников
SU311972A1
СПОСОБ ПУСКА ПЕЧИ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ 1992
  • Стерлин С.С.
  • Макаренко В.В.
  • Жакупов Х.Т.
RU2022225C1
СПОСОБ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ОБЖИГА ПИРИТСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 1991
  • Теляков Н.М.
  • Федоров И.А.
  • Коряков В.В.
  • Мищенко Ю.И.
  • Куделин В.Х.
  • Демидов В.Д.
  • Серебринникова Л.В.
RU2007482C1
Способ получения сернистого ангидрида 1980
  • Марков Анатолий Дмитриевич
  • Заславский Гаррий Шлемович
  • Филатов Юрий Владимирович
  • Федоров Юрий Николаевич
  • Епифанов Вадим Сергеевич
  • Парамонов Феликс Тимофеевич
  • Дубовицкий Борис Абрамович
  • Ченцов Вячеслав Николаевич
  • Лосева Нина Владимировна
  • Поляк Виталий Яковлевич
  • Рыбаков Виталий Николаевич
  • Кольцова Евгения Петровна
  • Дорофеева Галина Григорьевна
SU865783A1
СПОСОБ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ОБЖИГА СУЛЬФИДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2000
  • Дигонский С.В.
  • Дубинин Н.А.
  • Ахмеров Р.Р.
  • Тен В.В.
RU2174152C1
Способ переработки мелкозернистых свинцовых и свинцово-цинковых медьсодержащих сульфидных концентратов 1987
  • Сычев Анатолий Петрович
  • Санников Юрий Иванович
SU1544829A1
СПОСОБ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ОБЖИГА СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ 2003
  • Дигонский С.В.
  • Дубинин Н.А.
  • Кочетков В.С.
  • Тен В.В.
  • Полинкин В.М.
  • Рожнов А.В.
  • Ли С.И.
  • Федотов К.В.
  • Потемкин А.А.
  • Шептунов А.Л.
  • Ишпахтин В.В.
RU2240366C1
Способ переработки сульфидных свинецсодержащих материалов 1985
  • Серебренникова Эсфирь Яковлевна
  • Колодочкин Владимир Васильевич
  • Жуковская Наталия Владимировна
  • Кадзаев Эмир Лаврентьевич
SU1244200A1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 2007
  • Шумский Виктор Александрович
  • Ушаков Николай Николаевич
  • Старцев Игорь Владимирович
  • Поляков Иван Петрович
  • Рагулин Борис Александрович
  • Чаленко Валентина Васильевна
RU2359045C2
АГРЕГАТ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПЫЛЕВИДНОГО СВИНЕЦ- И ЦИНКСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ 2006
  • Шумский Виктор Александрович
  • Ушаков Николай Николаевич
  • Старцев Игорь Владимирович
  • Поляков Иван Петрович
  • Рагулин Борис Александрович
  • Чаленко Валентина Васильевна
RU2359188C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 224 802 C1

Реферат патента 2004 года СПОСОБ ОБЖИГА СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ

Изобретение относится к области цветной металлургии, конкретно к обжигу сульфидных концентратов в печи кипящего слоя. Сущность способа заключается в рассредоточенной подаче кислородсодержащего дутья под подину и в надслоевое пространство, причем в надслоевое пространство газ подается перпендикулярно направлению движения пылегазового потока с коэффициентом избытка дутья по отношению к содержанию сульфидов в пыли α=1,5-3,0, при превышении скорости подачи над скоростью движения пылегазового потока не менее чем в 10 раз и при полном перекрытии всего сечения надслоевого пространства, обеспечивается снижение содержания серы в пыли до уровня 0,8-0,9% при одновременном упрощении способа. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 224 802 C1

1. Способ обжига сульфидных материалов в кипящем слое, включающий продувку серосодержащего твердого материала кислородсодержащим газом, подаваемым в избыточном количестве через подину, и доокисление твердого материала в виде пыли в надслоевом пространстве вторичным кислородсодержащим дутьем, подаваемым под углом 90° к направлению движения образованного пылегазового потока, отличающийся тем, что вторичное дутье подают в надслоевое пространство с коэффициентом избытка по отношению к содержанию сульфидов в пыли α=1,5-3,0, со скоростью, не менее чем в 10 раз превышающей скорость пылегазового потока, и при полном перекрытии сечения надслоевого пространства в месте его подачи.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу вторичного дутья осуществляют при снижении коэффициента избытка кислородсодержащего газа, подаваемого через подину, по отношению к серосодержащему твердому материалу, до значения менее 1,1.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2004 года RU2224802C1

Способ получения пыли, кондиционной по содержанию серы 1975
  • Харитиди Георгий Пантелеевич
  • Кошелева Берта Абрамовна
  • Таланов Анатолий Григорьевич
  • Халемский Арон Михайлович
  • Кашин Ленсталь Семенович
  • Завьялов Михаил Михайлович
  • Лебедь Борис Васильевич
  • Мызенков Феликс Александрович
  • Яценко Галина Анатольевна
  • Решетников Владимир Федорович
SU559976A1
СПОСОБ ОБЖИГА СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ 0
  • Д. Н. Клушин, Ф. А. Мызенков, А. Д. Бессер, Л. С. Кашин,
  • А. Г. Таланов, А. К. Ушаков, В. П. Гришанов В. Ф. Решетников
SU311972A1
Способ балансировки роторов при вращении (его варианты) 1984
  • Григорян Аида Хачатуровна
  • Мхитарян Рафаэль Меружанович
  • Саркисян Альберт Ервандович
  • Татевосян Эмилия Вагановна
SU1226087A1
US 3883344, 13.05.1975
US 3656933, 18.04.1972.

RU 2 224 802 C1

Авторы

Астафьев А.Ф.

Дворкин Б.А.

Клементьев В.В.

Максимов Д.Б.

Даты

2004-02-27Публикация

2002-07-01Подача