СПОСОБ ВЕЛЬЦЕВАНИЯ ОКИСЛЕННЫХ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2014 года по МПК C22B19/38 C22B7/00 

Описание патента на изобретение RU2516191C1

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.

Таблица 1 Определение оптимальной температуры Наименование способа Температура материала, °С Содержание в клинкере, % Состояние материала в печи цинк свинец ПРЕДЛАГАЕМЫЙ 1000 1,9 1,5 Холодный, сыпучий 1050 0,5 0,4 Сыпучий, вельцуется, горячий 1100 0,4 0,3 Сыпучий, вельцуется, горячий 1150 0,1 0,2 Сыпучий, вельцуется, горячий 1200 0,1 0,2 Сыпучий, вельцуется, перегретый ИЗВЕСТНЫЙ 1000 2,1 2,6 Расплав, «ванна»

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

Таблица 2 Определение содержания пара по предлагаемому способу Наименование способа Содержание пара в паровоздушной смеси, % Содержание в клинкере, % Состояние материала в печи цинк свинец ПРЕДЛАГАЕМЫЙ 13 1,3 1,4 Сыпучий, холодный 14 0,5 0,4 Сыпучий, горячий, вельцуется 19 0,4 0,3 Сыпучий, горячий, вельцуется 25 0,2 0,1 Сыпучий, горячий, вельцуется 26 1,2 0,9 Сыпучий, холодный ИЗВЕСТНЫЙ 0 2,4 2,8 Расплав, «ванна»

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.

Похожие патенты RU2516191C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ 2012
  • Козлов Павел Александрович
  • Паньшин Андрей Михайлович
  • Леонтьев Леопольд Игоревич
  • Затонский Александр Валентинович
  • Дюбанов Валерий Григорьевич
  • Решетников Юрий Васильевич
RU2507280C1
СПОСОБ ВАЛЬЦЕВАНИЯ ОКИСЛЕННЫХ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 1996
  • Казанбаев Л.А.
  • Козлов П.А.
  • Колесников А.В.
  • Решетников Ю.В.
RU2119965C1
СПОСОБ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦИНКА ИЗ ПЫЛИ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ 2023
  • Егиазарьян Денис Константинович
  • Клеоновский Михаил Витальевич
  • Мамяченков Сергей Владимирович
  • Матюхин Владимир Ильич
  • Матюхин Олег Владимирович
  • Михеенков Михаил Аркадьевич
  • Озорнин Николай Константинович
  • Шешуков Олег Юрьевич
RU2824119C1
ШИХТА ДЛЯ ВЕЛЬЦЕВАНИЯ ЦИНКСВИНЕЦОЛОВОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 2012
  • Козлов Павел Александрович
  • Паньшин Андрей Михайлович
  • Затонский Александр Валентинович
  • Леонтьев Леопольд Игоревич
  • Решетников Юрий Васильевич
  • Дюбанов Валерий Григорьевич
  • Дегтярев Александр Михайлович
  • Ивакин Дмитрий Анатольевич
RU2509815C1
СПОСОБ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНКОВЫХ КЕКОВ 2005
  • Казанбаев Леонид Александрович
  • Козлов Павел Александрович
  • Колесников Александр Васильевич
  • Болдырев Виталий Васильевич
  • Гизатулин Олег Вильевич
  • Ивакин Дмитрий Анатольевич
RU2279492C1
Способ получения сухих цинковыхбЕлил из ВыСОКООСНОВНыХ КАРбОНАТНыХРуд 1979
  • Колесников Александр Васильевич
  • Махсутов Жасалар Махсутович
  • Голев Геннадий Данилович
  • Рахманов Урал Раимович
SU810843A1
Способ переработки окисленного цинксвинецсодержащего сырья 2023
  • Козлов Павел Александрович
  • Паньшин Андрей Михайлович
  • Якорнов Сергей Александрович
  • Беляков Олег Васильевич
  • Ивакин Дмитрий Анатольевич
RU2802932C1
Способ переработки цинксодержащих пылей электродуговых печей 2017
  • Козлов Павел Александрович
  • Якорнов Сергей Александрович
  • Паньшин Андрей Михайлович
  • Избрехт Павел Александрович
  • Махмудов Джахангир Искандарович
  • Затонский Александр Валентинович
  • Ивакин Дмитрий Анатольевич
  • Леонтьев Леопольд Игоревич
  • Дюбанов Валерий Григорьевич
RU2653394C1
СПОСОБ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 2003
  • Шашмурин П.И.
  • Посохов М.Ю.
  • Степин М.Б.
  • Демин А.П.
  • Стуков М.И.
  • Загайнов В.С.
RU2244034C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОЦИНКСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 2006
  • Мизин Владимир Григорьевич
  • Сперкач Иван Емельянович
  • Самсиков Евгений Анатольевич
  • Козлов Павел Александрович
  • Колесников Александр Васильевич
  • Кононов Александр Иванович
RU2329312C2

Реферат патента 2014 года СПОСОБ ВЕЛЬЦЕВАНИЯ ОКИСЛЕННЫХ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ

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.

Формула изобретения RU 2 516 191 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2516191C1

СПОСОБ ВАЛЬЦЕВАНИЯ ОКИСЛЕННЫХ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 1996
  • Казанбаев Л.А.
  • Козлов П.А.
  • Колесников А.В.
  • Решетников Ю.В.
RU2119965C1
Способ вельцевания цинксодержащих материалов 1980
  • Голев Геннадий Данилович
  • Махсутов Жасарал Махсутович
SU929728A1
Способ вельцевания цинкжелезосодержащих отвальных шлаков 1990
  • Козлов Павел Александрович
  • Сапрыгин Анатолий Федорович
  • Степин Борис Васильевич
  • Думанов Иван Иванович
  • Сытин Евгений Андреевич
  • Кутняков Анатолий Николаевич
  • Сысоев Борис Александрович
  • Корнилов Василий Иванович
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

RU 2 516 191 C1

Авторы

Козлов Павел Александрович

Паньшин Андрей Михайлович

Шакирзянов Ринат Мубаракзянович

Затонский Александр Валентинович

Леонтьев Леопольд Игоревич

Решетников Юрий Васильевич

Дюбанов Валерий Григорьевич

Дегтярев Александр Михайлович

Ивакин Дмитрий Анатольевич

Даты

2014-05-20Публикация

2012-12-29Подача