Способ переработки пиритного огарка Советский патент 1983 года по МПК C22B1/08 C22B5/04 

(5) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПИРИТНОГО ОГАРКА

Изобретение относится к способам переработки пиритного огарка и может быть использовано в металлургии. Пиритные .огарки являются обремени тельным отходом сернокислотного производства но вместе с тем представляют собой ценное комплексное сырье Средний состав пиритных огарков отечественных заводов приведен ниже Железо51-58 Медь0,30-0,82% Свинец0,10-0,55% Цинк0,68-1,30% Мышьяк0,10-0,25% Золото1,0-2,2 г/т Серебро5,5-25 г/т Прочие0,3% В настоящее время до 60% образующих пиритных огарков используются как добавка в производстве цемента, что приводит к безвозвратным потерям ценных компонентов. Известен способ переработки огарка, включающий смачивание огарка нефтью или мазутом, нагрев смеси в присутствии соляной кислоты до 850950С с получением магнетита и возгонкой хлоридов металлов f1 I. Недостатками способа являются проведение стадий нагрева и восстановления в разных аппаратах и при различных режимах, что приводит к потерям с пылью 5-10% материала и увеличивает эрозию оборудования. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки пиритного ог.арка, включающий последовательные операции смешения пиритного огарка с раствором хлористого кальция, окомкование смеси, сушку и нагрев полученных окатышей во вращающейся печи с .улавливанием выделяющихся летучих хлоридов цветных металлов 23. Основной продукт переработки - железорудные окатыши, используются в доменной плавке. Недостатками способа является невозможность переработки по данному способу пиритных огарков отечественных заводов, отличающихся меньшим содержанием железа и большим содержанием мышьяка. Цель изобретения - упрощение процесса и повышение его эффективности путем получения готового продукта в виде расплава железа с одновременным извлечением цветных и благородных металлов о Цель достигается тем, что пиритный огарок смешивают с раствором хло ристого кальция, окомковывают и добавляют в смесь порошка ферро силиция, содержащего 50-80% кремния, а также ферромагнитные материалы, составляющие 20-70 от массы перерабатываемого огарка, полученную шихту нагревают в герметичной емкости в течение мин до 15801700°С, причем до нагрев ведут при скорости 80-500с/мин, далее со скоростью 160-200°С/мин, поддерживая давление в емкости 0,1-1,1 атм с получением несмешивающихся расплавов железа и шлака и газовой фазы, выпускаемых раздельно. Целесообразно в качестве ферромаг нитных материалов использовать лом черных металлов, который не находит применения из-за содержания в нем цинка и свинца. Использование ферросилиция в качестве восстановителя оправдано, так как реакция его взаимодействия с оки лами железа в огарке экзотермична и уменьшает расход тепла на нагрев ших ты. Целесообразность выбранных интервалов проведения процесса объясняется следующим. Выбранные пределы по ферросилицию (35-45%) определяются стехиометрическим отношением реакции силикотермического восстановления. Фероомагнитные материалы увеличивают электропроводность шихты при ин дуктивном бесконтактном нагреве,что определяет нижний предел (. При увеличении количества ферромагнитных материалов (более 70%) материалоемкость процесса возрастает, что усложняет технологию. При уменьшении количества ферромагнитных материалов (менее необходимо увеличить частоту электроколебаний, что приводит к удорожанию процесса Время нагрева шихты ( мин) находится в обратно пропорциональной зависимости от количества вводимого исходного ферромагнитного материала. Температура процесса (1580-1700°С) определяется температурой плавления конденсированных фаз (металла и шлака). Нижний предел определяется температурой плавления металла, а верхний - температурой плавления шлака. Нижний предел давления Р 0,1 ати обусловлен возможностями оборудования. Снижение давления ниже 0,1 ати увеличивает стоимость оборудования. Увеличение рабочего давления более 1 ,1 ати увеличивает температуру начала возгонки примесей и снижает эффективность экстракции. Используя известные преимущества индукционного нагрева, система на 1-ой стадии нагрева в короткое время вводится в оптимальный режим работы, и интервал скорости нагрева (80500°С/мин) на этой стадии будет определяться производительность аппарата. Достаточно высокая скорость нагрева на 2-ой стадии (1бО-200°С/мин) определяется стремлением снизить тепловые потери и емкость печи. Способ осуществляют следующим образом. Образующийся в процессе обжига пирита горячий огарок смешивают с порошком ферросилиция и увлажняют раствором хлористого кальция. Охлажденною шихту подают на обжиг в герметичную емкость (индукционную печь), куда предварительно загружен ферромагнитный материал (например, лом черных металлов). Нагрев порошкообразной шихты осуществляют в электромагнитном поле за счет нагрева ферромагнитных материалов. При нагреве происходит одновременная сушка шихты и разлох{ение хлористого кальция с образованием летучих хлоридов цветных металлов . Одновременно происходит возгонка металлического мышьяка из его соединений с металлами, так как нагрев ведут без доступа воздуха. Образующиеся газообразные продукты, содержащие только хлориды цветных металлов, отводят в емкость, которая может быть вакуумирована для более полного извлечения, и далее подвергают переработке по известному способу с извлечением цветных и благородных металлов.

Пр I подъеме температуры до 12501300 0 кремний ферросилиция вступает в экзотермическую реакцию с окись железа огарка. В результате резко увеличивается температура и образуются две несмешивающиеся фазы - жидкого железа и шлака, которые выпускаются из печи раздельно. Далее полученный расплав железа может быть использован после соответствующей обработки, например, для литья чу..гунных труб, находящих широкое приме нение в хозяйстве.

Пример 1. Утилизируется пиритный огарок, содержащий в 1 т 81 кг , меди 3,0 кг, свинца 1,0 кг, цинка 8,6 кг, мышьяка 1,8 кг золота 1,2 г, серебра 18,3 г, СаО 0 КГ-, SiO 110 кг, серы (общей) 21,6 кг. Для восстановления 81 кг требуется 21 кг кремния или 285 кг ФС-75 (ферросилиция). В результате реакции образуется 570 кг железа и 71 кг х{елеза переходит из ФС (итого кг). Для обеспечения прогрева шихты в нее вводится 700 кг стружки, обрези и прочего лома, т.е. всего образуется стали 13 кг. Для получения в готовой продукции требуемого содержания кремния () дополнительно вводится б9 кг ФС-45, т.е. всего образуется 1400 кг стали при расходе кг ФС-+5. При расходе 30 кг/т пиритйых огарков дополнительно вносится кг СаО, итого в шихте 55,3 кг СаО. Помимо 110 кг SiO из пиритного огарка в шлак переходит 458 кг Si02. Итого в шлаке содержится 568 кг SiO и 55,3 СаО при массе шлака 623 кг. Состав подобного шлака: SiO 91,2%;СаО 8,8.Температура плавления более . Для снижения температуры плавления в шлак целесообразно ввести глинозем в виде нефелина или шамота в количестве 77 кг. В этом случае количество шлака возрастает до 700 кг. Для нагрева 1,А т стали и 0,7 т шлака, т.е. всего 2,1 т до 1б50 требуется 2, К у1оЗ. 1,,3 1, тепла, тогда как .реакция восстановления , вносит 0,580 . Недостающее количество тепла - 0,60 10 ккал или 535 квт-ч должно быть введено за счет индукционного нагрева. Скорость нагрева до 500С/мин, далее 1бО С/мин.

При разложении 30 кг СаС всего образуется около 10 м хлоридов, в то время как при обжиге во вращающихся печах по прототипу расход природного газа составляет м /т пиритного огарка и образуется 1620 м продуктов горения, т.е. по предложенному способу дебит газоочистки в 1б2 раза меньше. Расплав стали и шлака выводится из печи раздельно. При науглероживании I, т стали до ,Q% образуется кг чугуна,пригодного для получения 1 j т чугунных труб

Пример 2. В герметичной печи нагревается смесь,содержащая 1т пиритного огарка, кг пЪрошка фер росилиция, содержащего 47,5% кремния и 500 кг лома черных металлов, а также СаСВ/. - 30 кг. При соединении индуктора печи с источником питания нагревается лом черных металлов, равномерно распределенный по объему шихты. Нагрев осуществляется изменением мощности и частоты источника питания со скоростью 80°С/мин до достижения средней температуры смеси 1000°С. При этой температуре начинают выделяться в газовую фазу хлориды цветных и благородных металлов, и смесь выдерживают в течение 15 мин под давлением 0,1 ати. Время выдержки определяется количеством выделяющихся газов. После прекращения газовыделения в локальный объем печи вводится максимальная мощность и инициируется самораспространяющаяся реакция восстановления. После завершения реакйии восстановления к индуктору подводится максимальная мощность, обеспечивающая полное расплавление шихты и разделение металла и шлака. Скорость нагрева 180°С/мин. Из пиритного огарка, содержащего 81,4% (57% железа) в металлическую фазу переходит 570 кг железа,из ферросилиция 236 кг из лома - 500 кг, всего 1306 кг. Жидкий металл выпускается в ковш, куда предварительно загружены ферросплавы и пакеты угля. В результате введения добавок образуется чугун, содержащий 2,0-2,3% Si, до 1,0% Мп и 4,0-4,, а масса металла возрастает до 1400 кг. Одновременно получают хлориды цветных и благородных металле в - 10 м.