Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке цинксодержащих материалов с высоким содержанием свинца вельцеванием, например цинксодержащих пылей медеплавильного производства.
Известен способ вельцевания окисленных цинксодержащих материалов, согласно которому с целью повышения тепловой инерции печи, позволяющей снизить расход коксика и содержание цинка в клинкере, уменьшается диаметр разгрузочного отверстия с 1400 мм до 1000 мм (см. Дорофеев В.М., Козлов П.А. и др. / Цветная металлургия. Бюл. ЦНИИ ЭНЦМ. 1978. №12. С.44-45).
Недостатком указанного способа является:
- увеличение время переработки материала в печи;
- снижается производительность печи;
- снижается степень отгонки свинца и цинка.
Наиболее близким по технической характеристике к заявленному является способ вельцевания цинксодержащих материалов во вращающейся трубчатой печи с подачей в разгрузочную часть печи в зону температур 950-1000 (воздуха низкого давления Р=0,1÷0,2 атм) с добавкой кислорода (см. Лакерник М.И., Пахомова Г.Н. // Металлургия цинка и кадмия - М.: Металлургия, 1969, с.401).
Недостатком указанного способа является высокий расход коксика и существенные потери цветных металлов с клинкером (цинка и свинца). В указанной зоне наиболее высокое содержание легкоплавких силикатов и наиболее низкое содержание коксовой мелочи, одним из назначений которой в вельц-процессе является поглощение жидкой фазы и придание материалу способности вельцеваться (перекатываться).
При добавке в дутье коксика в указанной зоне повышается температура за счет экзотермической реакции С+O2=СО2 и снижается содержание углерода в шихте.
Из-за увеличения количества легкоплавких соединений и образования «жидкой ванны» нарушается процесс отгонки свинца и цинка из шихты, и для нормализации процесса необходимо увеличить расход коксовой мелочи.
В основу патентуемого способа положена задача разработки такого способа, который позволил бы снизить при переработке вельцеванием окисленных цинксодержащих материалов с высоким содержанием свинца, потери свинца и цинка с клинкером и расход топливно-энергетических ресурсов, в частности коксовой мелочи.
Это достигается тем, что в известном способе вельцевания цинксодержащих материалов во вращающейся трубчатой печи, включающем подачу коксика в шихту и воздушное дутье с добавкой, где в качестве добавки используют водяной пар в количестве, обеспечивающем его содержание в дутье 14-25% и направляемом в зону температур 1050-1150°С.
При подаче пара в печь в зоне температур 1050-1150°С протекает эндотермическая реакция
При этом в газовой фазе печи появляется новый активный восстановитель водород (H2), который, попадая в реакционную зону вместе с окисью углерода (СО):
- увеличивает протяженность реакционной зоны и сокращает протяженность зоны разложения сульфатов;
- восстанавливает сульфаты свинца до легковозгоняемых сульфидов; при этом увеличивается возгоночная способность печи при переработке богатых по свинцу материалов;
- увеличивается степень отгонки цинка и свинца, а также, производительность печи без увеличения температуры реакционной зоны.
При подаче по прототипу кислорода в зону температур 950-1000°С отгонка свинца и цинка, а также производительность печи увеличиваются за счет повышения температуры в реакционной зоне с 1200-1300 до 1350-1450°С (расходуется углерод необходимый для впитывания образующейся при повышенной температуре жидкой фазы и требуется дополнительный расход углерода на образование восстановителя).
Пары воды обладают высокой излучательной способностью, увеличивают тепловую инерцию печи, поэтому, несмотря на эндотермичность реакции (1), температура шихты не снижается ниже 1050°С. Повышение температуры выше 1150° не увеличивает положительный эффект, так как высокая протяженность реакционной зоны позволяет вести вельц-процесс без повышения температуры более 1150°С.
При подаче пара в зону температур менее 1050°С резко снижается скорость реакции (1) и происходит увеличение потерь свинца и цинка с клинкером.
При содержании пара в дутье ниже 14% не обеспечивается полное извлечение свинца в возгоны. При содержании пара в дутье более 25% положительный эффект не увеличивается, а наоборот происходит охлаждение материала и увеличивает потери цинка с клинкером.
Таким образом, патентуемый способ позволяет снизить потери свинца и цинка с клинкером, снизить расход топлива восстановителя, исключить расплавление материала, перерабатывать окисленные цинксодержащие материалы с высоким содержанием свинца.
Способ осуществляется следующим образом.
Цинксодержащий материал, например пыли медеплавильного производства, состава, %: цинк - 18-20, свинец - 20-25; железо - 1-5; оксид кремния - 2-4 в смеси с твердым углеродистым восстановителем загружают в трубчатую вращающуюся печь и подвергают вельцеванию. В разгрузочный конец печи через форсунку, установленную параллельно по оси печи, подают в зону температур 1050-1150°С паровоздушное дутье с содержанием пара 14-25%.
Выгружаемый из печи клинкер охлаждают и направляют потребителю. Цинксодержащие возгоны улавливают в газоходной системе и используют в гидрометаллургическом производстве цинка.
Пример 1.
Определение оптимальной температуры по предлагаемому способу
Цинксодержащие пыли медеплавильного производства состава, %: цинк - 18.7, свинец - 23.4, железо - 2.6, оксид кремния - 3.1 одновременно с коксовой мелочью подавали в загрузочную течку вельц-печи (диаметр - 4,0 м; длина - 60,0 м).
Через горизонтальную форсунку, установленную в разгрузочном отверстии печи параллельно оси печи, подавали паровоздушную смесь с содержанием пара 19% в зону температур 1050-1150°С.
Расход паровоздушного дутья - 6600 м3/ч, загрузка печи - 15 т/ч пыли медеплавильного производства и 4,5 т/ч коксовой мелочи, или 300 кг/ч коксовой мелочи на тонну цинксодержащей пыли медеплавильного производства.
Для сравнения проводили опыт по прототипу.
Пыли указанного состава загружали в печь вместе с коксовой мелочью в количестве 300 кг/т пыли, подавали вентиляторный воздух, обогащенный кислородом до содержания 25% в количестве 6600 м3/ч. Результаты опытов приведены в табл.1.
Как видно из таблицы 1, при подаче паровоздушной смеси в зону температур 1000°С увеличивается содержание цинка и свинца в клинкер. При подаче в зону температур 1200°С (содержание цинка 0,1%, свинца - 0,2%) положительный эффект не увеличивается, однако материал перегревается.
При проведении опыта по прототипу происходит расплавление материала в печи, что приводит к резкому увеличению свинца с 0,2-0,4 до 2,6%, а цинка с 0,1-0,5 до 2,1%.
Для нормализации процесса необходимо увеличить загрузку топлива-восстановителя до 6,7 т/ч или до 446 кг/т пыли.
Пример 2.
Определение влияния содержания пара в дутье по предлагаемому способу.
Опыт проводили с пылями на оборудовании и при расходе коксовой мелочи, загрузке пыли медеплавильного производства, как было описано выше.
Паровоздушную смесь подавали в зону температур 1100°С, расход пара в паровоздушной смеси составлял, %: 13, 14, 19, 25, 26.
Определение содержания пара по предлагаемому способу
Как видно из таблицы 2, при снижении содержания пара в смеси менее 14% содержание цинка и свинца увеличивается соответственно с 0,2-0,5 до 1,3 и с 0,1-0,4 до 1,4%. Материал не удается полностью разогреть.
При увеличении содержания пара в смеси более 25% материал охлаждается и увеличивается содержание цинка и свинца в клинкере соответственно до 1,2 и 0,9%.
При проведении опыта по прототипу, но без добавки пара материал в печи расплавляется и для нормализации процесса необходимо было, как и в примере 1, увеличить загрузку коксовой мелочи.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ | 2012 |
|
RU2507280C1 |
СПОСОБ ВАЛЬЦЕВАНИЯ ОКИСЛЕННЫХ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ | 1996 |
|
RU2119965C1 |
СПОСОБ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦИНКА ИЗ ПЫЛИ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ | 2023 |
|
RU2824119C1 |
ШИХТА ДЛЯ ВЕЛЬЦЕВАНИЯ ЦИНКСВИНЕЦОЛОВОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ | 2012 |
|
RU2509815C1 |
СПОСОБ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНКОВЫХ КЕКОВ | 2005 |
|
RU2279492C1 |
Способ получения сухих цинковыхбЕлил из ВыСОКООСНОВНыХ КАРбОНАТНыХРуд | 1979 |
|
SU810843A1 |
Способ переработки окисленного цинксвинецсодержащего сырья | 2023 |
|
RU2802932C1 |
Способ переработки цинксодержащих пылей электродуговых печей | 2017 |
|
RU2653394C1 |
СПОСОБ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ | 2003 |
|
RU2244034C1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОЦИНКСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ | 2006 |
|
RU2329312C2 |
Изобретение относится к металлургии цветных металлов. Окисленные цинксодержащие материалы с коксиком в качестве твердого углеродистого восстановителя подают во вращающуюся трубчатую печь и подвергают вельцеванию с подачей дутья в виде паровоздушной смеси в зону температур 1050-1150°С при содержании пара в смеси 14-25%. Обеспечивается снижение расхода восстановителя и содержание цинка и свинца в клинкере, исключается размягчение материала в печи. 2 табл., 2 пр.
Способ вельцевания окисленного цинксодержащего материала во вращающейся трубчатой печи, включающий подачу коксика в шихту и воздушного дутья с добавкой, отличающийся тем, что в качестве добавки используют водяной пар в количестве, обеспечивающем его содержание в воздушном дутье 14-25%, и подают воздушное дутье в цинкосодержащий материал в зону температур 1050-1150°С.
СПОСОБ ВАЛЬЦЕВАНИЯ ОКИСЛЕННЫХ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ | 1996 |
|
RU2119965C1 |
Способ вельцевания цинксодержащих материалов | 1980 |
|
SU929728A1 |
Способ вельцевания цинкжелезосодержащих отвальных шлаков | 1990 |
|
SU1705383A1 |
US 4525208 А, 25.06.1985 | |||
JP 9287033 A, 04.11.1997 | |||
ДИЕВ Н.П | |||
и др., Металлургия свинца и цинка, М., ГНТИЛЧЦМ, 1961, стр.364-374 |
Авторы
Даты
2014-05-20—Публикация
2012-12-29—Подача