Способ переработки высококремнистых малокальциевых сульфидных свинцовых концентратов Советский патент 1993 года по МПК C22B13/02 C22B1/14 

Ј

Использование: цветная металлургия, приготовление шихты для свинцовой шахтной плавки. Сущность: высококремнистые свинцовые сульфидные концентраты смешивают с кальцийсодержащими флюсами при соотношении массовых концентраций СаО к SiOa. равном 1-1,5, после чего их смешивают с другими свинцовыми концентратами, оборотными материалами, железо-; кремнийсодержащими флюсами, топливом. Шихту окатывают, подвергают агломерации и шахтной плавке. В качестве кальцийсодержащих флюсов используют гидроксидные, карбонатные и сульфитно- сульфатные соединения кальция или их смеси, 2 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано на свинцовых заводах при приготовлении агломерационных свинцовых шихт.

Цель изобретения - снижение потерь с$инца со шлаками шахтной плавки путем повышения восстановительной способности агломерата.

. Цель достигается тем, что в известном способе переработки высококремнистых м алокальциевых сульфидных свинцовых концентратов, включающем их смешивание с другими свинцовыми концентратами, обо- рЬтными свинцовыми материалами, желе- 3JO-, кремне- и кальцийсодержащими флюсами, причем в качестве последних используют преимущественно гидроокисные, карбонатные и сульфитно- сульфатные сое- д1инения кальция, а также топливом, скаты- вание шихты, ее агломерирующий обжиг и ирахтную плавку агломерата, высококремнистые концентраты предварительно смешивают с полным количеством или частью кальцийсодержащих флюсов, причем смешивание ведут при соотношении массовых концентраций соединений кальция в перерасчете на окись кальция к окиси кремния в смеси, равном 1,0-1,5, после чего смесь подают на дальнейшее смешивание с остальными компонентами шихты.

Как показывает расчет, число контактов между частицами высококремнистых концентратов и кальцийсодержащих флюсов в заявляемом техническом решении значительно (в 3-6 раз) превышает число контактов между указанными компонентами в известном решении, что практически гарантирует протекание реакции взаимодействия между ними в процессе агломерирующего обжига.

Сопоставительный анализ заявляембго решения с прототипом показывает, что заявляемый способ переработки высококремнистых малокальциевых сульфидных

00

о

GO

VJ

со

свинцовых концентратов отличается от известного способа предварительным смешиванием данных концентратов с полным количеством или частью кальцийсодержэ- щих флюсов до соотношения массовых кон- центраций окиси кальция к окиси кремния в смеси, равном 1,0-1,5; смешиванием с остальными компонентами шихты не высококремнистыхконцентратов и кальцийсодержащих флюсов порознь как индивидуальных компонентов, а их предварительно приготовленной смеси.

При сравнении заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными способами приготовления и аг- ломерации свинцовых шихт, не обнаружено решения, обладающего признаками, сходными с признаками, отличающими заявленное решение от прототипа: предварительным смешиванием высоко- кремнистых малокальциевых сульфидных свинцовых концентратов с кальцийсодер- жащими флюсами в заявленном соотноше- нии и подачей полученной смеси на смешивание с остальными компонентами шихты.

Таким образом, при реализации заявленного решения обеспечивается распределение в агломерационной шихте не частиц смеси окиси кремния SI02 и окиси кальция СаО порознь, как в известном способе, а комплексом контактирующих между собой частиц СаО Si02, которые в процессе агломерирующего обжига превращаются в частицы силиката кальция в соответствии с реакцией

nCaO+Si02 nCaO Si02(1) где п . 1-2. Температура начала реакции (1) равна 500°С.

Поскольку высококремнистые свинцо- вые концентраты могут содержать окись железа, последняя при контакте с частицами окиси кальция образует феррит кальция

СаРе20з + СаО СаРв204.(2)

Однако ввиду большого химического средства окислов кремния и кальция феррит кальция тут же разлагается кремнеземом высококремнистого концентрата по реакции

СаРе204 + SiO Са5Юз+Ре20з(3).

Следовательно, окись кальция связывает кремнезем высококремнистого концентрата и в присутствии окиси железа.

Таким образом, использование заявляемого технического решения затрудняет об- разование силикатов свинца при спекании шихты и способствует образованию свободной окиси свинца, поскольку окись кремния в соответствии с реакциями (1) - (3) будет

связана в силикат кальция раньше, чем она вступит во взаимодействие с окисью свинца. Если же силикаты свинца все же успеют образоваться, они тут же начинают реагировать с находящимися с ними в контакте частицами окиси кальция и распадаются с выделением свободной окиси свинца согласно реакциям

РЬЗЮз + СаО СаЗЮз + РЬО;(4) РЬЗЮз+ 2СаО -Si02 2CaSi03 + PbO. (5)

Дальнейшее взаимодействие образовавшихся при спекании шихты силикатов и ферритов кальция между собой и с другими шлаковыми компонентами шихты (окислами цинка, магния, алюминия, железа и т.п.) приводит к тому, что при остывании расплавленных фаз шлаковые компоненты кри- сталлизуются в форме сложного силикатного минерала - цинкового мелили- та и железного минерала - феррофранкли- нита, образующих тугоплавкий каркас, в который заключена полученная в результате обжига свободная окись свинца с примесью небольших количеств силиката свинца, что позволяет получить качественный агломерате высокой температурой размягчения и высокой восстановительной способностью.

Способ осуществляют следующим образом.

Указанные количества высококремнистых концентратов и кальцийсодержащих флюсов смешивают в смесителе любого типа, например в дезинтеграторе, тарельчатом или барабанном смесителе. В процессе смешивания частицы находящихся между собой в контакте разнородных материалов (концентрат и флюс) слипаются, сцепляются.

Предварительно приготовленную смесь концентрата и флюса затем подают в штабельный шихтарник для дальнейшего смешивания с остальными компонентами шихты, в том числе с оставшимся количеством кальцийсодержащего флюса. Смешивание в штабельном шихтарнике осуществляют известным способом , принятым для данного производства, причем гра- нулы смеси высококремнистого концентрата и кальцийсодержащего флюса проявляют себя как единый материал и не распадаются на исходные компоненты.

Приготовленную в штабельном шихтарнике шихту агломерации подают на гра- нуляцию и увлажнение в смеситель-окомкователь, (например, в барабанный гранулятор), после чего подвергают агломерирующему обжигу.

Полученный агломерат плавят в восстановительной шахтной печи.

П р и м е р 1, Перерабатывают штабель свинцовой шихты массой 3360 т, в том числе, т: концентрат № 1 (высококремнистый) 340; концентрат № 2 1150; концентрат № 3 340; концентрат Ns 4 50; концентрат Ms 5 45; оборотные свинцовые материалы 610; железосодержащие флюсы 220 (в том числе железный флюс 40; железокремниевый флюс 180); гранулированный (оборотный) шлак 170; известняк 170; известь 25. Химический состав шихтовых материалов приведен в табл. 1, Все шихтовые материалы, в том числе и высококремнистый концентрат № 2, тщательно перемешивают между собой в ц)табельном шихтарнике. Смесь концентра- трв и других материалов (шихту) окатывают в:бэрабанном грануляторе и подвергают аг- лрмерирующему обжигу на агломашине фирмы Дурги с площадью спекания 75 м2. Полученный агломерат, имеющий темпера- туру начала размягчения 650°С, плавят в шахтной восстановительной печи. Черно- врй свинец (веркблей) направляют на рафинирование, а шлак на фьюмингование. Содержание свинца в шлаке составляет 2,04% (прототип).

i Остальные примеры по прототипу (2-4), характеризующие различные соотношения в сококремнистого концентрата и кальций- сЬдержащих флюсов, приведены в табл. 2.

; Пример. В условиях примера 1 перерабатывают штабель свинцовой шихты м|ассой 2900 т, содержащий, т: концентрат Гф 1 (высококремнистый) 320; концентрат № № 3 200; N 4 50; Ns 6 200; оборотные сринцовые материалы 825; известняк 125; известь 50; кеки очистных сооружений 30; железосодержащие флюсы 150. Химиче- с(сий состав шихтовых материалов пред- с|авлен в табл. 1.

Высококремнистый концентрат в коли- чфстве 320 т тщательно перемешивают с 5 т известняка, 25 т извести и 30 т кеков очистных сооружений. Масса смеси 431 т. Отношение массовых концентраций окиси кальция к окиси кремния в полученной смеси равно

0,0097 320 -I- 0,53 56 + 0,592 25 + 0,375 30

0,178 320 +0,01 56 +0.0104 25 +0,039 30

- 58834 0,998 1.

58,95

Указанную смесь (431 т) подают в штабельный шихтарник, где смешивают с ос- тфльными компонентами шихты, т.е. с концентратами Ns 2 (950 т), Ns 3 (200 т), № 4 (50 т) и Ns 6(200т), оборотными материалами (825 т), железосодержащими флюсами (150 т) и с оставшимися из кальцийсодержащих флюсов 75 т известняка и 25 т извести. Полученную шихту окатывают в барабанном

0 5 0 5

0

5 0

5

0

5

грануляторе и обжигают на агломашине. Температура начала размягчения агломерата 800°С. Содержание свинца в шлаке 1,55%.

Остальные примеры (5,6,8 - 15), характеризующие различные соотношения высо- кокремнистого концентрата и кальцийсодержащих флюсов, а также отношения в смеси массовых концентрацией окиси кальция к окиси кремния, приведены в табл.2.

Как видно из приведенных примеров, положительный эффект (снижение потерь свинца со шлаками шахтной плавки) возникает только выше нижней границы заявляемого интервала и не увеличивается за пределами верхней границы интервала. Таким образом, заявляемый количественный признак для этого способа является существенным.

Использование предлагаемого способа переработки свинцовых сульфидных концентратов с повышенным содержанием окиси кремния позволяет по сравнению с известным способом улучшить такие качественные показатели свинцового агломерата, как восстановительную способность (вос- становимость), температуру начала размягчения, а при использовании тонкодисперсных кальциевых флюсов и его пористость. В результате облегчается процесс шахтной плавки, повышается его производительность и снижается содержание свинца в шлаке.

Формула изобретения

Способ переработки высококремнистых малокальциевых сульфидных свинцовых концентратов, включающий их смешивание с другими свинцовыми концентратами, оборотными свинцовыми материалами, железо-, кремний- и кальцийсодержащими флюсами, причем в качестве последних используют преимущественно гидроксидные, карбонатные и сульфитно-сульфатные соединения кальция или их смеси, а также топливом, окатывание шихты, ее агломерирующий обжиг и шахтную плавку агломерата, отличающий- с я тем, что, с целью сокращения потерь свинца со шлаками путем повышения восстановительной способности агломерата, высококремнистые концентраты предварительно смешивают с полным количеством или частью кальцийсодержащих флюсов, причем смешивание ведут при соотношении массовых концентраций соединений кальция во флюсе в пересчете на окись кальция к окиси кремния в смеси, равном i,u- 1,5, после чего смесь подают на дальнейшее смешивание с остальными компонентами.

Состав шихты, результаты агломерирующего обжига и шахтной плавки

Таблица 1

Таблица 2

Продолжение табл. 2