Способ переработки оловосодержащих материалов Советский патент 1984 года по МПК C22B25/02 

Э5

Г)

30 Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к пироме;таллургической технологии извлечени олова из сырья. Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому эффекту является способ переработки оловосодержащих материалов, включаю щий плавку твердой оловосодержащей шихты на остаточной от предадущего цикла ванне расплава в течение перв 40-90%. времени цикла, совмещенную с продувкой расплава Л При использовании газообразнбго топлива известный способ не обеспеч вает устойчивости технологического процесса, при высоком содержании се ры в шикте на стенках печи образуют ся настыли, происходит разрушение водоохлаждаемых элементов конструкции. Цель изобретения - увеличение производительности печи и снижение эксплуатационных затрат. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу переработ ки оловосодержащих материалов, вклю чающему плавку тв ардой оловосодержа щей шихты на остаточной от.предьщущего цикла ванне расплава в течение первых 40-90% времени цикла, совмещенную с продувкой, твердую оловосодержащую шихту подают в печь при соотношении массы загружаемой твердой оловосодержащей шихты и массы остаточного расплава 1:(65-150) в минуту, продувку расплава продукта ми сгорания топливно-воздушной смеси ведут с интенсивностью 20003500 нм/м пода в час до остаточного содержания серы в конечном расплаве 1-3 мас.%, при этом концентрацию свободного кислорода в продуктах сгорания поддерживают равной 1 - 8 об. %. Для осуществления устойчивого совмещенного процесса плавки твердой шихть и продувки расплава горячими топочными газами при содержании серы в перерабатываемой оловосодержащей шихте 15-20% необходимо поддерживать соотношение между количеством загружаемой в печь твердой шихты в минуту и массой остаточного расплава в печи 1,65, а при содержании серы в шихте свьш1е 20% необходимо производить загрузку твердой шихты при более низки значениях указанного соотношения до 1:150. При соотношении вьш1е 1,65 нарушается устойчивость технологического процесса и происходит настьшеобразование. При соотношении ниже 1:150 резко снижается удельная производительность установки. Соответственно интенсивность дутья в первом случае необходимо вьщерживать в пределах 2600 - 3500 им/ч на м пода печи, во втором случае - 20002500 нм/м пода в час. При интенсив ности дутья меньше чем 2000 нм/м пода печи в час заМетко снижается удельная производительность установки. При интенсивности дутья больше 3500 нм/м пода в час резко снижается кампания печи с выходом из строя элементов конструкции печи. Содержание свободного кислорода в дутье, поступающем в расплав в виде продуктов сгорания, предварительно сжигаемого вне плавильной камеры топ лива, т.е. в топочных газах, должно быть .3 период загрузки и плавки твердой шихты в первом случае до 5 об.%, во втором до 8 об. %. При этом количество свободного кислорода, поступакадего в расплав с топочными газа.ми, поддерживается таким, чтобы остаточное Содержание серы в расплаве к концу периода загрузки - плавки твердой шихты не превьш1ало 5,5 вес.%, а остальные сульфиды полностью были окислены до FeO и S02. При содержании в топочньтх газах свободного кислорода свьш1е 8 об. % происходит переокисление расплава, что сопровождается вспениванием шлаковой ванны с выбросом расплава из печи. При снижении концентрации свободного кислорода в топочных газах ниже 1 об. % происходит интенсивное накапливание штейна в печи, что сопровождается разрушением водоохлаждаемых элементов конструкции печи и снижением прямого извлечения олова в возгоны. В период доводки при той же интенсивности дутья концентрация свободного кислорода в топочных газах снижается до 1-2 об. % к концу периода при остаточном содержании серы в конечном расплаве 1-3 вес. %, при котором исключается переокисление FeO расплава до FejO, Регулирование и контроль количества свободного кислорода, поступающего в расплав, осуществляется с помощью расходомеров газа, воздуха (соответственно топочных газов) и газоанализаторов проб газа из сопла топок, в соответствии с данными конт роля содержания серы в расплаве. Кроме того, было установлено, что количество переработанной твердой шихты за весь цикл плавки-продув ки должно находиться б пределах 100200% от веса остаточного расплава в печи. Было также установлено, что для поддержания жидкотекуче.го состояикл расплава в печи в период загрузки в нее твердой шихты необходимо поддерживать снижение температуры шлако вой ванны не более чем на 20-100°С за-счет регулирования скорости загрузки шихты, количества подаваемого тепла с топочными газами и экзотермических реакций окисления сульфидов загружаемой шихты. При понижении температуры расплава в печи более чем на 100°С начинается кристаллизация расплава, его загустевание, скорость плавления твердой шихты резко падает с образованием настылей. При понижении температуры расплава менее чем на 20°С заметно понижается удельный проплав твердой шихты. Указанные приемы и технологические параметры в совокупности обеспечивают устойчивый технологический ре жим фьюмингования всех видов оловосодержащего сырья (шлаков, концентратов и др.) без образования отдельной штейновой фазы, без настьшеобразования при высокой удельной произво дительности извлечения в богатые воз гоны свьше 90% олова и других летучи металлов. Пример 1. Фьюмингование гравитационного оловянного концентрата Переработку концентрата производят в кессонированной фьюминговой печи площадью пода 12 м, работающей на газообразном топливе - природном газе с теплотворной способностью 8200 ккал/нм. Природный газ предварительно сжигают в выносных топкахна воздушном дутье с исходной температурой дутья 6р°С.На печи устанавг ливают восемь топок, расположенных по четыре с каждой ее продольной сто роны. Продукты сгорания природного газа с температурой 1350-1450 С вдувают в расплав через сопла диаметром 120 мм. Сжигание природного газа в выносных топках и вдувание горячих топочных газов во фьюминговую печь производят непрерывно в течение всего цикла плавки-продувки. Расход дутья и соответственно топо.чяых газов регулируют по отдельным плавкам в зависимости от количества серы, поступающей с исходным концентратом, и контролируют с помощью расходомеров газа и воздуха. Содержание свободного кислорода в топочных газах .регулируют как в зависимости от содержания серы в исходном концентрате , в зависимости от содержания серы в расплаве печи, так и в зависимости от интенсивности дутья (т.е. расхода топочных газов). Регулирование производят таким образом, чтобы количество свободного кислорода в топочных газах было достаточным и не больше для полного окисления сульфида железа в печном расплаве до FeO и S02 при остаточном содержании 1-3% серы в конечном (опаковом расплаве. Контроль содержания кислорода в топочных газах производят с помощью хроматографа. Состав исходного концентрата следующий, %: олово 3,3, железо 24, сера 25, кремнезем 35, глинозем 6, окись кальция 0,5, цинк 0,6, свинец 0,15, &Iшьяк 0,45. Содержание влаги в концентрате составляет 4,0%. К концентрату добавляют в качестве шлакообразукядего флюса измельченный известняк с содержанием 50% окиси кальция. I Загрузку во фьюминговзпо печь твер дои шихты, состоящей из концентрата с добавкой 15% известняка от веса концентрата, осуществляют после очередного выпуска отвального шлака из печи на остаточную ванну шлакового расплава весом 20 т непрерывно под дутьем с помощью шнекового питателе в течение 120 мин. Всего за плавку загружают 30 т концентрата, т.е. отношение количества загружаемого концентрата в минуту по отношению к весу остаточного расплава в печи поддерживают 1:80. Количество всего переработанного концентрата за плавку по отношению к весу остаточного расплава составляет 150%. После окончания загрузки твердой шихты в теченйе 60 мин проводят доводку шлака, в дроцессе которой дорасплавляют шихту и дорабатывают шлак в печи до содержания олова в нем 0,10-0,15 вес.% Общая продолжительность цикла состав ляет 180 мин. .. В период загрузки и плавки твердой шихты расплав в печи продувают топочными газами (с температурой 1400° С) от предварительного сжигаНИН природного таза вне расплава в выносцьпс топках с интенсивностью 30000 нм/ч или 2500 нм/ч на м пода печи при содержании в топочных газах 6 об.% свободного кислорода. Содержание серы в расплаве в период загрузки поддерживают 5,5 вес. %. В период доводки шлака в печь додают примерно такое же количество топочных газов, но с пониженным содержанием свободного кислорода - 1-2% путем увеличения расхода природного газа пропорционально снижению содержания серы в расплаве с 5,5 до 2 вес к концу доводки. При этом понижение температуры расплава в печи за перио загрузки твердой шихты поддерживают не более бОС, благодаря чему распла в печи в течение всего цикла находит ся в жидкотекучем состоянии. Вспенив НИЛ расплава ими образования отдельной штейновой фазы также не наблюдается. После достижения содержания олова в печном шлаковом расплаве 0,1-0,15 (по данным экспресс-анализа) из печи выпускают отвальный .шлак, но не полностью, а оставляют остаточную ванну шлака весом 20 т, и затем цикл, состоящий из загрузки, плавки твердой шихты и доводки шлакового расплава, повторяют. В результате каждого цикла получают продукцию в виде пылевид ных возгонов с содержанием v60% олова, крторые улавливают из отходящих фьюминговых газов в электрофильтрах. Извлечение олова из концентратов, содержащих 3,3% олова, в возгоны (с содержанием 60% олова) получено 94,0% при удельной производительност печи по переработанному концентрату 20 т/сутки м пода печи и расходе природного газа 250 кг условного топ лива на 1 т концентратов. П р и м е р 2. Способ осуществляют в той же фьюминговой печи, тем же методом, как и в примере 1. Но, в от личие от первого, состав исходного концентрата следующий, %: олово 3,3, железо 22, сера 15, кремнезем 45, глинозем 9, окись кальция 0,5, т.е. он содержит меньше сульфидов и больше кремнезема и глинозема. Соответственно в этом примере загрузку в печь 30 т концентрата с добавкой 20% известняка от веса концентрата производят на остаточную ванну шлакового расплава весом 20 т за меньшее время - в течение 100 мин, т.е. отношение количества загружаемого концентрата в минуту по отношению к весу остаточного расплава поддерживают 1:65, а количество переработанного концентрата за плавку по отношению к весу остаточного расплава 150%. Вследствие меньшего содержания сульфидов в концентрате концентрацию сво бодного кислорода в дутье (топочных газах) в период загрузки концентрата поддерживают ниже, а именно 4 об. %. Расход же теплоносителя - топочных газов - вьш1е 300 им /ч на м пода печи, чем компенсируется уменьшение прихода тепла от экзотермических реакций, окисления сульфидов при меньшем их содержании в перерабатываемом сьфье. Температура топочных газов при меньшем содержании в них свободного кислорода также выше на 30 ° С за счет меньшего их разубоживания холодным воздухом дутья. Указанные приемы обеспечивают поддержание перепада температуры шлаковой ванны печи в период загрузки твердой шихты не более . Продолжительность перио да доводки то же 60 мин, при тех же расходах топочных газов и содержании свободного кислорода 1-2 об. % как в примере 1. Общая продолжительность цикла 160 мин. Технологический процесс протекает так же устойчиво, с тем же высоким извлечением олова в возгоны, как и в примере 1, но при более высокой удельной производительности, составлякнцей 22т концентрата на м пода печи в сутки, и при большем удельном расходе топлива - природного газа - 270 кг условного топлива на 1 т концентрата. Примерз. Технологический процесс осуществляют в той же печи и тем же методом, как и в примерах и 2. Состав исходного концентрата следующий, %: олово 3,3, железо 32, сера 30, кремнезем 27, глинозем 5, окись кальция 0,5, т.е. имеет более высокое содержание сульфидов. Соответственно в этом примере загрузку в печь 30 т концентрата с добавкой 10% известняка от веса концентрата производят на остаточную ванну шлако вого расплава весом 30 т за большее время - в течение 150 мин, т.е. отно шение к&личества загружаемого концентрата в минуту по отношению к весу остаточного расплава поддерживают 1:150. Количество пе еработанного концентрата за всю плавку по отношению к весу остаточного расплава составляет 100%. Продолжительность периода доводки шлака 30 мин, а всего цикла 180 мин, как и в примере 1. Концентрацию свободного кислорода в дутье (топочных газах) поддерживали более высокую - 8 об. %, количество теплбносителя - горячих топоч ных газов в период загрузки концентрата в печь - 24000.нм/ч или 2000 им/ч на м пода. Технологический процесс протекает устойчиво, пон жение температуры расплава в печи в период загрузки не превышает 20С с такими же показателями по извлечению олова и производительности, как в примере 1, но при меньшем удельном расходе природного газа - 210 кг условного топлива на 1 т концентрата П р и м е р 4. Технологический процесс осуществляют в той же печи, тем же методом и перерабатывают концентрат такого же состава с содержанием 3,3% олова и 15% серы, как и в примере 2, однако производят .загрузку большего количества, 36 т, концентрата на меньший объем и вес, 18 т, остаточного расплава в печи за более продолжительное время 140 мин. Общая продолжительность цикла 180 мин, т.е. отношение количества загружаемого концентрата в минуту к весу остаточного расплава выдерживают 1:70, а количество переработанного концентрата за плавку 200% от веса остаточного расплава. Соответственно интенсивность дутья увеличена расход топочных газов поддерживают 3500 нн/ч м пода при той же концентрации свободного кислорода 4 об.%. В результате в этом опыте достигнута большая удельная производительность 24 т/сут м пода при тех же показателях по удельному расходу топлива и извлечению олова, как и в примере 2. Предлагаемый способ может быть использован для переработки оловоцинк-свинец-висмут-кадмийсодержащегосырья, а также для извлечения всех полезных летучих элементов из полупродуктов медного, никелевого и др. производств наиболее экономичным путем. Согласно проведенного расчета экономический эффект от внедрения способа на одном заводе при переработке сульфидных оловянных концентратов с использованием природного газа составит 1386,7 тыс. руб. в год за счет увеличения производительности и снижения эксплуатационных затрат.

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОЛОВО:СОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ, включащий плавку твердой оловосодержащей шихты :на остаточной от предьщущего цикла ванне расплава в течение первых 40-90% времени цикла, совмещенную с продувкой расплава, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и снижения эксплуатационных затрат, твердую оловосодержащую шихту подают в печь при соотношении массы загружаемой твёрдой оловосодержащей щихты и массы остаточного расплава 1: