Шихта для переработки цинксодержащих материалов Советский патент 1984 года по МПК C22B19/04 

Х

05

со Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к способа переработки цинксодержащих материалов. Известна шихта, содержащая цинко вый продукт, окись кальция,углерод содержащий восстановитель и медьсодержащий полупродукт. В качестве медьсодержащего полупродукта используется конвертерный шлак второго периода или грубая конвертерная пыль ll , Использование шихты такого состава приводит к тому, что задалживается медь в цинковом производстве и значительная часть вводимой меди (до 30-40 %) теряется со шлаками цинково плавки. Наиболее близкой по составу к предлагаемой является шихта для переработки цинксодержащих материалов, включающая углеродсодержащий восстановитель, окись кальция, цинксодержащий материал и зернистое металлическое железо 2 . Основными недостатками шихты тако го состава являются: высокий расход углеродсодержащего восстановителя (10-30%); наличие составляющей в шихте (зер нистое металлическое железо, требующей специальной подготовительной операции; низкое извлечение меДи и благород ных металлов при пе{ еработке шихты. Цель изобретения - повышение извлечения цинка, меди и благородных металлов и сокращение расхода восста новителя при плавке. Поставленная цель достигается тем что шихта для переработки цинксодержащих материалов плавкой, включающая углеродистый восстановитель, окись кальция, железосодержащий и цинксодержащий материалы, в качестве железосодержащего материала содержит клинкер вельцевания при следующем соотношении компонентов, вес. %: Углеродистый восстановитель 5-9 Окись кальция 2-6 Клинкер вельцевания3-10Цинксодержащий материал Остальное Плавку шихты осуществляют, преимущественно, в электротермических печах . Компоненты шихты подвергают механическому смешиванию, а затем предварительному нагреву во вращающейся печи, в атмосфере близкой к нейтральной. Горячую шихту загружают в электропечь на поверхность шлакового расплава. Загрузку клинкера возможно вести и непосредственно в электропечь без смешения его с другими компонентами шихты и подогрева. Температуру расплавленного шлака поддерживают на уровне 1250-1400 С. За счет взаимодействия оксида цинка с восстановителем образуются пары цинка, поступающие в конденсатор, в котором получают расплавленный цинк. Основная часть цинка восстанавливается из твердой шихты. Элементы вмещающей породы расплавляются и образуют шлак Часть восстановленного железа и медь в сочетании с имеющейся серой образуют щтейновую фазу. Имеющийся в шихте клинкер обесцинковывает и обедняет шлак по меди и благородным металлам, коллектирует цветные металлы, препятствует образованию и разрушает оксидно-суль «идную фазу, стабилизирует процессплавки шихты и конденсации цинка. Клинкер от вельцевания кеков или раймовки отход цинкового производства. Клинкер содержит благородные металлы, 1-3 % меди, около 1 % цинка, небольшие количества свинца, кадмия, В состав клинкера входит 10-30 % зележа и 15-30 % углерода. Как показали проведенные структурнр-фазовые исследования, около половины железа в клинкере представлено в металлическом или вторично окисленном и легко восстановимом состоянии. Железо и кокс в клинкере сцементированы силикатным стеклом, содержащим тонкую вкрапленность железа и сульфидов меди и железа. Клинкер является тугоплавким продуктом из-за высокого содержания в нем кокса и железа. Наличие кокса определяет низкий удельный вес клинкера 2,6-2,9 г/см, а удельный вес промышленных жидких шлаков лежит в пределах 2,9-3,5 г/см, в связи с чем клинкер в жидком шлаке не тонет. При поступлении клинкера в печь, содержащееся в нем окисленное железо легко восстанавливается углеродом. По мере расходования углерода клинкера на восстановительные процессы происходит плавление сульфидов и силикатньгх фаз. Высвобождающееся желез начинает погружаться в шлаковый расплав. Металлическое железо пронизывает шлаковую ванну, при этом протекают основные реакции: (Zn S)afc Fe,(FeS)uTfciiH (D (Zn 0) +FeT9- ZnH(FeO)wAak 2) Протекание реакций (1) и (2) в объеме шлакового расплава предотвращает образование промежуточного слоя штейна с высоким содержанием сульфида цинка и поддерживает необходимое количество закиси железа в шлаке.

Это исключает возможлость бурного протекания реакции (1) при накоплеНИИ критической массы и подъеме температуры на границе шлак-штейн, т.е. исключается вскипание ванны, стабилизируется состав шлака и его элекропроводность. Использование предпоч (гительно фракции клинкера 25+5 ммпозволяет уменьшить количество пустой породы, поступающей с клинкером.

Образующийся в процессе взаимодействия сульфида цинка с железом сульфид железа в шлаковой ванне является коллектором мелкой взвеси сульфидов меди и металлической меди так как при их взаимодействии происходит укрупнение взвеси до капель медного штейна, активность меди в которых ниже, чем активность меди во взвеси сульфида меди и металлической меди, что способствует обеднению пшака по меди.

Плавки шихты проводят на промышленной руднотермической печи мощностью 3,5 мВт с напряжением на электродах 140 В. Площадь пода печи 26,7 кв. м. Температура шлаковой ван ны 1350- 1450С. Давление под сводом печи 4-6 мм вод.ст.

В качестве цинксодержащего материала испльзуют цинковый агломерат, содержащий, %: 51,9 Zn, 9,24 Fe, 0,86 Си, 1,65 РЬ, 2,7 S, 4,0 SiOj, в качестве восстановителя - кокс.

В шихту вводят клинкер, полученный при вельцевании раймовки, содержащий: 0,57 % Zn, 17,1 % Fe,2,43 % Си, 24,6 % С, 3,0 г/т Аи,400 г/т Ag.

Жрупность клинкера составляет 25+5 мм.

Проплавляют шихты следующих соста ВОВ:

П р и м е р 1. Шихта включает, вес. %:

Кокс9,0

Окись кальция 2,0

Клинкер 3,0

Агломерат 86,0

П РИМ е р 2. Шихта содержит, вес. %:

Кокс5,0

Окись кальция 6,0

Клинкер 10,0

Агломерат 79,0

П р и м е р 3. Шихта содержит, вес. %:

Кокс8,0

Окись кальция 4,0

Клинкер 7,0

Агломерат 81,0

П р и м е р 4. Шихта без добавки клинкера (принята как аналог при расчете экономического эффекта), содержащая, вес. %:

Кокс14

Окись кальция. 6

Агломерат 80

П р и м е р 5. Известная шихта.

Продуктами плавки являются металлический цинк, шлак и штейн.

Результаты промьшшенных плавок представлены в таблице.

Как видно из таблищ, добавка кликера обеспечивает повышение техникоэкономических показателей процесса плавки.

При переработке шихты, содержащей меньше 3 % клинкера, не достигается повышения извлечения цинка, меди и благороднык металлов и снижения расхода восстановителя. Если в шихту вв дить больше 10 % клинкера, то происходит раэубоживание шихты по цинку, увеличивается расход электроэнергии на т цинка, увеличивается выход шлака, что снижает извлечение цинка

Кроме того, расход углеродистого восстановителя в такой шихте ниже 5 вес. % резко снижает скорость восстановления цинка. Увеличение расхода кокса выше 9 вес. % может приводить к образованию избытка коксао на поверхности ванны и перераспределению тока между электродами, что и отмечается в определенных условиях при переработке шихты без клинкера (шихта 4).

Использование предлагаемой шихты позволяет:

снизить расход кокса с 12-16 до 5-9 %;

I 1097697«

снизить содержание цинка в шлаке-iповысить извлечение меди на 3-4,

с 6-7 до 3,5-4,7 %, в штейне - с 6-8благородных металлов на 3-4 %;

до 3-5 %уменьшить эксплуатационные заповысить степень конденсации натраты (расход электрознергии на

% и прямой выход цинка на5 50 - 100 кВт. ч на тонну цин1,3-1,8 с 85,2-86,2 до 86,5-88 %;.ка с 3700 до 3600-3650 кВт. ч,

повысить извлечение цинка на 0,8 %увеличить производительность

с 96,0 до 96,8 %;на 101).

ШИХТА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНК- , СОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПЛАВКОЙ, включающая углеродистый восстановитель, окись кальция, жвлeзoJCOдepжaи ий и , цинксодержащий материалы, отличающаяся тем, что, с целью повышения извлечения цинка, меди и благородных металлов и сокращения расхода восстановителя при плавке, в качестве железосодержащего материала она содержит клинкер вельцевания при следующем соотношении компонентов , мае. Z: Углеродистый восстановитель5-9 Окись кальция 2-6 Клинкер вельцевания 3-10 ЦинксЬдержа1ций материал Остальное

Расход мелкозернистого