СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУРЬМУСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2024 года по МПК C22B30/02 C22B5/16 C22B1/02 C22B7/00 

Изобретение относится к предварительной обработке руд или скрапа с применением способа обжига, в частности к способу переработки сурьмусодержащих материалов [C22B 1/00, C22B 1/02, C22B 30/02, C22B 1/216].

Из уровня техники известен СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛА ИЗ ЗОЛЫ ФОЛЬГИ [CN111286618A], где используется восстановительная плавка сырья окатышей, гранулы материала первоначально извлекаются восстановительной плавкой для получения продукта сырого оловянного сплава, а затем медь из сырого оловянного сплава удаляется для улучшения содержания олова в сыром оловянном сплаве, а сырое олово после удаления меди фракционируется и рафинируют в вакуумной печи с получением олово-медного сплава с содержанием олова более 97,5% и побочного продукта с высоким содержанием Pb, гранулированные окатыши нагревают и спекают во вращающейся печи при температуре 500-600°С с добавлением вспомогательных материалов из угольного порошка, кварцевого песка и известняка, добавленная масса пылевидного угля составляет 8-10% от добавленной массы окатышного сырья.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РТУТНО-СУРЬМЯНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ В ПЕЧИ КИПЯЩЕГО СЛОЯ [SU157782A1], осуществляемый по схеме дистилляционного обжига (с целью селективного извлечения ртути) в ретортных печах с последующей осадительной плавкой Полученных при обжиге огарков на черновую сурьму, отличающийся тем, что исходные концентраты обрабатывают в печи кипящего слоя при температуре порядка 500°С с возвратом и дообжигом уловленной из отходящих газов пыли в камере, установленной в полости печи кипящего слоя и очищенные от пыли газы направляются на конденсацию для улавливания ртути, а крупный и мелкий огарок объединяются и поступают на извлечение из них сурьмы.

Основным техническим недостатком аналога и прототипа является недостаточный уровень извлечения сурьмы в возгоны при переработке сурьмусодержащих материалов в связи с несоблюдением технологических процессов, позволяющих увеличить уровень извлечения сурьмы из сурьмусодержащих материалов в процессе их переработки.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение уровня извлечения сурьмы в возгоны при переработке сурьмусодержащих материалов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ переработки сурьмусодержащих материалов, характеризуется тем, что измельченные сурьмусодержащие материалы смешивают с углем в соотношении от 10 частей измельченных сурьмусодержащих материалов к 3 частям угля, до 10 частей измельченных сурьмусодержащих материалов к 4 частям угля, затем смесь обжигают в печи при температуре от 1300 градусов Цельсия до 1500 градусов Цельсия одновременно перемещая смесь со скоростью от 0,3 м/мин до 1,5 м/мин, при этом, внутри печи поддерживают скорость движения газов от 1 м/сек до 5 м/сек, после обжига полученные возгоны улавливают в фильтре.

В частности, сурьмусодержащие материалы измельчают до размеров от 15 мм до 25 мм.

В частности, смесь обжигают в обжиговой печи.

В частности, смесь перемещают в печи посредством устройства перегребания обжигаемого материала.

В частности, в качестве устройства для перегребания обжигаемого материала внутри вращающейся печи используют цепную завесу.

В частности, после обжига полученные возгоны улавливают в рукавном фильтре.

Осуществление изобретения.

Способ переработки сурьмусодержащих материалов, где материалы измельчают до крупности – 15–25 мм путем дробления на серийно-выпускаемом измельчительном оборудовании, далее смешивают с углем в соотношении – 3-4 частей угля к 10 частям измельченных сурьмусодержащих материалов (от 10:3 до 10:4). Смешение осуществляют с применением дозирующего оборудования. Далее, сурьмяные материалы обжигают при температуре от 1300 до 1500 градусов Цельсия в обжиговой печи с устройством перегребания обжигаемого материала в зоне обжига при скорости движения сурьмусодержащего материала в печи 0,3-1,5 м/мин. Внутри печи поддерживают скорость движения газов в пределах 1-5 м/сек. Полученные возгоны улавливают в рукавных фильтрах и направляют на производство товарной сурьмы. Огарки процесса используют для реабилитации территорий горных выработок либо на производство цемента.

В одном из возможных вариантов реализации заявленного изобретения в качестве обжиговой печи используется вращающаяся печь.

В одном из возможных вариантов реализации заявленного изобретения в качестве устройства перегребания обжигаемого материала используется цепная завеса.

Заявленный технический результат - повышение уровня извлечения сурьмы в возгонах при переработке сурьмусодержащих материалов - достигается за счет того, что сурьмяные материалы смешивают с углем в соотношении от 10:3 до 10:4. Подобное соотношение материалов обеспечивает создание режима возгонки сурьмы, содержащейся в сурьмяных материалах, в условиях автогенности процесса обжига. Это, в свою очередь, позволяет повысить степень извлечения сурьмы в возгоны.

Затем материалы обжигают в обжиговой печи с устройством перегребания обжигаемого материала при температуре от 1300 до 1500 градусов. Заявленная температура обеспечивает полноту перевода сурьмы в возгоны, а наличие устройства перегребания позволяет проводить процесс обжига в условиях оплавления обжигаемых материалов. Под устройством для перегребания обжигаемого материала подразумевается использование любого известного из уровня техники подобного оборудования, например - цепная завеса, используемая для этих целей во вращающихся печах. Температура ниже 1300 градусов Цельсия не позволит получить достаточный уровень извлечения сурьмы в возгоны, а более 1450 повредит качеству итогового продукта и разрушит теплоизоляцию печи, что потребует остановки печи на восстановительный ремонт.

При этом, в рамках обжига поддерживают скорость движения материалов в печи от 0,3 до 1,5 м/мин. Для соблюдения данного этапа может использоваться любая обжиговая печь, способная применять в рамках своей эксплуатации процесс перемешивания (движения) материалов, например - вращающаяся. Заявленная скорость движения сурьмусодержащего материала внутри печи обеспечивает пылевынос шихтовых материалов не более 2 – 3%, что, в свою очередь, позволяет повысить содержание сурьмы в возгонах.

Также, внутри печи поддерживают скорость движения газов в пределах 1 – 5 м/сек. Заявленный диапазон позволяет достичь восстановительной атмосферы внутри зоны отжига, что также положительно сказывается на конечном уровне содержания сурьмы в возгонах.

После обжига полученные возгоны улавливают в рукавных фильтрах. Без данного этапа не будет представляться возможным уловить из печи свежеполученные возгоны сурьмы.

Измельчение материалов до указанных размеров (крупности), в варианте реализации способа, также позволило добиться заявленного технического результата. Измельчение до меньших размеров повышает вероятность повышенного пылевыноса остатка обжига и снижение содержания сурьмы в получаемой сурьмяной продукции. Измельчение до больших размеров повышает вероятность неполучения достаточного уровня извлечения сурьмы в возгоны.

В качестве подтверждения достижения технического результата ниже представлены результаты проведенной серии опытов:

1) Зависимость температурного режима обжига внутри обжиговой печи к итоговому извлечению сурьмы из сурьмусодержащего материала (таблица 1).

2) Доля угля в общей массе обжигаемого сурьмусодержащего материала и влияние этой доли на итоговое количество получаемой сурьмы из этого материала (таблица 2).

3) Соотношение итогового количества сурьмы в случае отсутствия и присутствия устройства перегребания внутри обжиговой печи, влияние скорости движения сурьмусодержащих материалов внутри обжиговой печи на итоговое количество извлекаемой из них сурьмы, влияние скорости движения газов внутри обжиговой печи на итоговое количество извлекаемой из сурьмусодержащих материалов, влияние наличие рукавных фильтров на возможность извлечения полученной сурьмы из обжиговой печи, с условием соблюдения смешивания перед обжигом сурьмусодержащего материала с углем в соотношении 100:30 и обжигом материалов в обжиговой печи при температуре 1300 градусов Цельсия(таблица 3).

4) Проведение переработки сурьмусодержащего материала в условиях соблюдения всех заявленных в способе технологических процессов (таблица 4).

Таблица 1

Температура обжига (градусов Цельсия) Извлечение сурьмы в возгоны (%) при скорости движения газов более 5 м/сек 800 42,9 900 44,1 1000 63,2 1100 68,7 1200 74,5 1300 75,8

Таблица 2

Доля соотношения сурьмусодержащего материала к углю Извлечение сурьмы в возгоны (%) Скорость движения газов более 5 м/сек при температуре 1300оС Скорость движения газов 2-5 м/сек при температуре 1300оС 100:10 52,3 68,2 100:20 64,5 85,4 100:30 74,2 94,1 100:40 75,8 94,5 100:50 84,3 89,1 100:60 82,7 87,2

Таблица 3

Производственный этап Извлечение сурьмы в возгоны (%) Наличие устройства перегребания 94,5 Отсутствие устройства перегребания 68,3 Скорость движения сурьмусодержащих материалов менее 0,3 м/мин 87,2 Скорость движения сурьмусодержащих материалов более 1,5 м/мин 61,3 Скорость движения газов более 5 м/сек 75,8 Скорость движения газов менее 1 м/сек 82,8 Полученные возгоны улавливают в рукавных фильтрах 94,5 Полученные возгоны не улавливают в рукавных фильтрах 0

Таблица 4

Описание процесса обжига Извлечение сурьмы в возгоны (%) Измельченные сурьмусодержащие материалы смешивают с углем в соотношении от 10 частей измельченных сурьмусодержащих материалов к 3 частям угля, до 10 частей измельченных сурьмусодержащих материалов к 4 частям угля, затем смесь обжигают в печи при температуре от 1300 градусов Цельсия до 1500 градусов Цельсия, одновременно перемещая смесь в печи со скоростью от 0,3 м/мин до 1,5 м/мин, при этом внутри печи поддерживают скорость движения газов от 1 м/сек до 5 м/сек, после обжига смеси полученные возгоны улавливают в фильтре 94,1 – 94,5

По итогам проведения серии опытов можно сделать следующие выводы:

1) Соотношение угля к сурьмусодержащему материалу менее 100:30 влечет к уменьшению уровня извлечения сурьмы в возгоны, более 100:40 не повышает извлечение сурьмы в возгоны и, как следствие, является нецелесообразным процессом .

2) Температура обжига менее 1300 градусов Цельсия не позволяет получить достаточный уровень извлечения сурьмы в возгоны, а более 1500 повредит теплоизоляцию печи и сожжет сурьму, не позволив увеличить уровень ее содержание в возгонах.

3) Наличие устройства перегребания обжигаемого материала напрямую влияет на увеличения уровня извлечения сурьмы в возгоны, отсутствие же этого устройства влечет к образованию настылей и уменьшению уровня сурьмы в возгонах.

4) Скорость движения сурьмусодержащего материала внутри печи менее 0,3 м/мин снижает производительность процесса, более 1,5 м/мин повышает пылевынос шихтовых материалов более 2 – 3%, что, в свою очередь, снижает содержание сурьмы в возгонах.

5) Скорость движения газов внутри печи менее 1 м/сек и более 5 м/сек не позволяет достичь восстановительной атмосферы внутри зоны обжига, что негативно сказывается на конечном уровне извлечение сурьмы в возгоны.

6) Отсутствие этапа улавливания сурьмы в рукавных фильтрах не позволяет уловить выделяющиеся из печи возгоны сурьмы, что приведет к самому низкому показателю уровня сурьмы в полученных возгонах – нулю, а также к загрязнению окружающей среды.

Таким образом, только в совокупности указанные выше признаки позволяют достичь заявленного технического результата - повышение уровня извлечения сурьмы в возгоны при переработке сурьмусодержащих материалов.

Изобретение относится к предварительной обработке руд или скрапа, в частности к переработке сурьмусодержащих материалов. Способ включает смешивание с углем измельченных сурьмусодержащих материалов в соотношении от 10 частей измельченных сурьмусодержащих материалов к 3 частям угля до 10 частей измельченных сурьмусодержащих материалов к 4 частям угля. Смесь обжигают в печи при температуре от 1300 до 1500°С с одновременным перемещением со скоростью от 0,3 до 1,5 м/мин. При этом внутри печи поддерживают скорость движения газов от 1 до 5 м/с, а после обжига смеси полученные возгоны улавливают в фильтре. Обеспечивается повышение уровня извлечения сурьмы в возгонах. 5 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Способ переработки сурьмусодержащих материалов, характеризующийся тем, что измельченные сурьмусодержащие материалы смешивают с углем в соотношении от 10 частей измельченных сурьмусодержащих материалов к 3 частям угля до 10 частей измельченных сурьмусодержащих материалов к 4 частям угля, затем смесь обжигают в печи при температуре от 1300°С до 1500°С с одновременным перемещением смеси в печи со скоростью от 0,3 м/мин до 1,5 м/мин, при этом внутри печи поддерживают скорость движения газов от 1 м/с до 5 м/с, после обжига смеси полученные возгоны улавливают в фильтре.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сурьмусодержащие материалы измельчают до размеров от 15 мм до 25 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь обжигают в обжиговой печи.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь перемещают в печи посредством устройства перегребания обжигаемого материала.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве устройства для перегребания обжигаемого материала внутри печи используют цепную завесу.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после обжига полученные возгоны улавливают в рукавном фильтре.