СПОСОБ ЖИДКОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ С ПРИМЕСЯМИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ Советский патент 1996 года по МПК C22B5/10 

Изобретение относится к металлургии черных металлов и может найти применение при переработке комплексных железосодержащих материалов, содержащих помимо железа цинк, свинец и другие цветные металлы.

Целью изобретения является снижение вредных выбросов в атмосферу и утилизация серы.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе ведения процесса жидкофазного восстановления, включающем загрузку и расплавление железосодержащих материалов в жидкой шлаковой ванне, барботируемой кислородсодержащим газом, подачу кислородсодержащего газа выше уровня барботируемой ванны для дожигания отходящих из ванны горючих газов, загрузку углеродистого восстановителя, раздельный выпуск металла и шлака, отвод и охлаждение отходящих газов, улавливание из них пыли, согласно изобретению воздух для дожигания отходящих из печи газов подают в количествах, обеспечивающих поддержание содержания монооксида углерода в пределах 0,5 5% а содержание свободного кислорода не более 0,5%
На основании экспериментальных данных, полученных на опытной установке процесса жидкофазного восстановления на Новолипецком металлургическом комбинате, установлено, что основная масса серы, приходящей в печь с железосодержащими материалами и углем, при плавке руды и шлама удаляется из печи с отходящими газами (85 90%) при этом доля серы, удаляемой со шлаком, не превышает 8% с металлом 2 7%
Анализ газа, выходящего из барботируемой ванны, показал, что сера в этом газе присутствует в виде SO₂, COS, CS₂, H₂S, S₂.

В дальнейшем при охлаждении газов в котле-утилизаторе сера частично взаимодействует с кислородом воздуха, подаваемого на дожигание газов, отходящих из печи, а также с парами металлов и частицами шихты, уносимымим из печи, значительный переход которых в газовую фазу обусловлен отсутствием слоя шихтовых материалов и зоны циркуляции в печи ПЖВ.

Анализ процессов, происходящих в котле-охладителе опытной установки ПЖВ, проведенный авторами, позволил выделить наиболее характерные реакции
(1)
где Ме Zn, Pb, Cd и др.

(2)
Me(г) + SO₂ + 2CO MeS + 2CO₂ (3)
(4)
(5)
Установлена зависимость фазового состава улавливаемой пыли от состава отходящих из ПВЖ газов. Так, при отсутствии свободного кислорода в газовой фазе и содержании СО в отходящих газах в пределах 0,5 5% получают развитие реакции взаимодействия газообразных металлов с соединениями серы с образованием сульфидов и свободной серы (1 3).

В результате этого около 20% серы удаляется с выбрасываемыми в атмосферу газами и около 80% серы переходит в улавливаемую пыль и воду (в случае использования мокрой очистки газа).

Регулируя окислительный потенциал отходящих газов, можно значительно снизить вредные выбросы соединений серы в атмосферу и получить сульфидный металлосодержащий концентрат, пригодный для последующей переработки по традиционной схеме, включающей его обжиг с извлечением серы в серную кислоту и металлов в оксиды.

Минимальное пороговое содержание монооксида углерода в отходящих газах 0,5% При содержании СО в отходящих газах меньше 0,5% падает степень улавливания серы в пыль ПЖВ до 50% что приводит к завышенным затратам на строительство и эксплуатацию установок сероочистки либо недопустимому загрязнению окружающей среды.

Максимальное содержание монооксида углерода 5% определяется технико-экономическими показателями работы печи ПЖВ. Поддержание более высокого содержания монооксида углерода в отходящих газах нежелательно с точки зрения безопасности эксплуатации и не приводит к увеличению степени улавливания серы в пыль ПЖВ.

П р и м е р. Предложенная технология прошла опытную проверку на ОУ ПЖВ НЛМК. В качестве железосодержащего материала использовали доменный шлак НЛМК. В качестве восстановителя использовали уголь марки ОС.

Загрузка шлама составляла 20 т/ч, угля 18 т/ч. Средний химический состав шлама, мас. Fe_общ 49,0; SiO₂ 8,5; MnO 1,15; S 0,2; P₂O₅ 0,16; CaO 8,05; MgO 1,90; Al₂O₃ 0,53; ZnO 1,9; PbO 0,15; Na₂O 0,5; K₂O 0,7.

Средний технический состав угля, мас. A^c 12,6; V^c 12,0; As_общ 0,024; S_общ 0,3.

Регулирование содержания монооксида углерода в газах, поступающих на газоочистку, осуществляли путем изменения расхода подсасываемого в котел-утилизатор воздуха за счет изменения степени раскрытия арматуры газоотводящего тракта.

Дожигание отходящих газов производили таким количеством подсасываемого воздуха, чтобы обеспечить содержание свободного кислорода в газах, поступающих на газоочистку, менее 0,5% так как при концентрациях свободного кислорода выше 0,5% существенное развитие получает реакция (5).

Результаты анализа опытных плавок приведены в таблице.

Из приведенных данных видно, что оптимальные пределы содержания монооксида углерода в очищаемых газах соответствуют пп. 2, 3 и 4. ТТТ1

Использование: цветная металлургия, переработка комплексного металлургического сырья в жидкой ванне. Сущность: в жидкую шлаковую ванну загружают сырье и углеродистый восстановитель, ванну продувают кислородсодержащим газом. Выше уровня ванны подают воздух для достижения отходящих из нее газов в количестве, обеспечивающем содержание монооксида углерода в газах, поступающих на очистку, в пределах 0,5 - 5%, а содержание свободного кислорода не более 0,5%. 1 табл.

Способ жидкофазного восстановления железосодержащих материалов с примесями цветных металлов, преимущественно в печи ПЖВ, включающий загрузку и расплавление материалов в жидкой шлаковой ванне, загрузку углеродистого восстановителя, продувку ванны кислородсодержащим газом, подачу воздуха выше уровня ванны и дожигание отходящих из ванны горючих газов, раздельный выпуск металла и шлака, отвод, охлаждение и очистку отходящих газов, отличающийся тем, что, с целью снижения вредных выбросов в атмосферу и утилизации серы, воздух для дожигания отходящих газов подают в количестве, обеспечивающем содержание монооксида углерода в газах, поступающих на очистку, в пределах 0,5-5% а содержание свободного кислорода не более 0,5%