Способ электропечного обеднения оловянных расплавленных шлаков Советский патент 1978 года по МПК C22B7/04 C22B25/06 

.1

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам обеднения оловосодержащих шлаков.

Известен способ обеднения конвертерных шлаков медно-никелевого производства путем плавки в электродуговой печи под слоем твердого углеродистого восстановителя на ванне жидкого штейна (извлекаюш,ая фаза) без перемешивания {.

Наиболее близким к изобретению является способ электропечного обеднения оловянных расплавленных шлаков перед фыомингованием под слоем твердого углеродистого восстановителя на -металлической извлекающей фазе 2.

Однако такие способы имеют малую скорость обеднения шлаков по содержанию ценных цветных металлов, особенно при низких температурах, ниже 1250°С.

Цель изобретения - увеличение удельной производительности шлакоперерабатываюш,их устаиовок, снижение эксплуатационных затрат.

Достигается это тем, что обеднение ведут при соотношении по весу между извлекающей фазой и обедняемым шлаком 1 : (2-5) в присутствии интерметаллического восстановителя и при перемешивании путем подачи в расплав газообразных продуктов неполного сгорания углеродистого топлива с коэффициентом расхода воздуха 0,8-0,9 и расходом продуктов сгорания 5-10 на 1 т шлака, что позволяет увеличить удельную производительность шлакоперерабатывающих установок и снизить эксплуатационные затраты.

В качестве добавки в расплав интерметаллических восстановителей олова используют железо, чугун, кремний, ферросилиций, оловосодержащие гартлинги, железистые съемы п др.

Обеднение оловосодержащих шлаков ос}ществляют на металлической извлекающей фазе, при этом расходуют пнтерметаллические восстановители в зависимости от содержания олова в шлаке, например в количестве 1-4% ферросилиция (с 77% кремния) от веса шлака, при содержании в нем олова соответственно 5-20 вес. %, т. е. на каждые 5 вес. % олова в шлаке рас.ходуется 1 вес. % ферросилиция.

Указанный расход газа (продуктов неполного сгорания топлива) ускоряет процессы восстановления окислов олова интерметаллическими восстановителями, способствует коагуляции мелкодисперсных корольков металлического олова в жидком шлаке и обеспечивает более полное выделение их в донную извлекательную фазу.

Соотношение между донной металлической извлекающей фазой и обедняемым шлаком в

печи по весу расплава поддерживают в пределах от 1 :2 до I : 5. При этом создаются наиболее благоприятные условия для перемешивания жидких фаз, восстановления и выделения олова в донную фазу.

Содержание свинца в составе оловянносвинцовой металлической извлекающей фазы от 25 до 70 вес. %, соответственно содержание олова в сплаве составляет 70-25 вес. % при содержании прочих примесей (медь, железо, цинк, благородные и другие металлы) до 5 вес. % от суммы олова и свинца.

Благодаря такому составу извлекающей фазы цри прочих равных условиях растворимые потери олова в железистых щлаках минимальны.

Обработку щлакового расплава в электропечи ведут при 1050-1240°С в течение 30- 90 мин, в зависимости от содержания олова в исходном расплаве.

Пример 1. Полученные в результате восстановительной плавки в руднотермической дуговой электропечи оловянных концентратов л :елезистые богатые оловом щлаки с содержанием, например, около 15 вес. % олова и 18 вес. % закиси железа после проплава определенного количества концентрата копят в печи до создания в ней ванны щлака глубиной около 1000 мм в количестве 10 т (в зависимости от площади пода печи) и о бедняют в этой же печи, где плавят концентрат, следующим образом.

На ванну щлакового расплава в печь загружают твердый углеродистый восстановитель- коксик в количестве, необходимом для создания и поддержания в период обеднения на поверхности щлакового расплава слоя коксика толщиной около 150 мм (с учетом восстановителя, который остается в нечи после плавки концентратов). В электропечи после восстановительной плавки концентратов кроме щлака оставляют черновое олово в количестве 2 т (избыточное черное олово выпускают из печи), что составляет соотнощение по весу между извлекающей фазой и щлаком 1 ; 5.

Расплав в электропечи разогревают до 1240°С и загружают в него интерметаллический восстановитель - ферросилиций, крупностью 15 мм и содержанием 77 вес. % кремния, в количестве 3% от веса щлака, т. е. 300 кг.

Одновременно с загрузкой в расплав ферросилиция щлак в ванне перемещивают путем вдувания в него сверху (через погружную фурму) продуктов сгорания природного газа с коэффициентом расхода воздуха а 0,8 и абсолютным расходом продуктов сгорания 5 на 1 т обедняемого щлака. Операцию перемещивания ванны расплава и его нагрева (до 1240°С) в электропечи производят до получения в обедненном щлаке не более 3 вес. % олова. Окончание операции обеднения контролируют с помощью редиаометрического экспресс-анализа проб щлака, отбираемых из печи, на содержание в нем олова.

В рассматриваемом примере содержание

олова в обедненном щлаке, равное 3 вес. %,

при содержании в нем около 20 вес. % закиси

железа достигается через 90 мин от начала

загрузки ферросилиция.

По окончании операции обеднения щлак из электропечи выпускают до уровня щлаковой летки, расположенной -на 200 мм выще поверхности металла, и затем в жидком виде

направляют во фьюминговую печь, для доработки его до отвального щлака, содержапдего 0,1-0,15% олова, известным методом.

После этого в электропечи наплавляют из концентратов новую порцию богатого щлака,

процесс обеднения повторяют неоднократно.

По окончании операции обеднения металл

из электропечи выпускают и направляют на

рафинирование от железа, например, путем

центрифугирования. Полученные при этом

железистые съемы загружают в электропечь в период обеднения щлака, используя содержащиеся в них железо и другие металлы в качестве интерметаллических восстановителей олова. Черновое олово по известной технологии перерабатывают до марочного олова.

Пример 2. Процесс обеднения щлака осуществляют также, как в примере 1, за исключением того, что на 10 т щлака с содержанием в нем 15 вес. % олова в электропечи оставляют 5 т черного олова, что составляет соотнощение по весу между извлекающей фазой и щлаком 1 :2, перемещивают расплав продуктами сгорания природного газа с коэффициентом 0,9 расхода воздуха и расходом продуктов сгорания в количестве 10 на 1 т обедняемого щлака. При этом за 60 мин продолжительности периода обеднения щлака (вместо 90 мин в примере 1) при прочих равных условиях (состав и количество обедняемого щлака, расход интерметаллических восстановителей и пр.) содержание олова в обедненном щлаке достигает почти 3 вес. % и закиси железа 20 вес. %. Пример 3. Обеднение оловосодержащих

щлаков производят в отдельной от плавки оловянных концентратов электропечи и на металлической извлекающей фазе, содержащей, кроме олова, значительное количество свинца, следующим образом.

В дуговой электропечи рудно-термического типа наплавляют оловянно-свинцовый металлический сплав следующего состава: 65 вес. % свинца и 35 вес. % олова, в количестве 5 т. Из другой печи, где плавят оловосодержащие

материалы, в электропечь обеднения заливают 10 т богатого оловом железистого щлака с содержанием 15 вес. % олова и 18 вес. % закиси железа, что составляет соотнощение по весу 1 :2 между извлекающей фазой и щлаком. Электропечь включают под токовую нагрузку и расплав разогревают до 1240°С. Одновременно в расплав загружают 300 кг ферросилиция с содержанием 77 вес. % кремния и перемещивают расплав в электропечи продуктами сгорания природного газа с коэффициентом расхода воздуха ,8 и абсолютным расходом продуктов сгорания 5 на 1 т шлака.

После обработки шлака в течение 30 мин на оловянно-свинцовой извлекающей фазе содержаиие олова в обедненном шлаке снижают до 1 вес. % при содержании в нем 20 вес. % закиси железа.

Обедненный шлак выпускают из электропечи н направляют на фьюминго-вую установку. Далее из печи по частям выпускают 2,5 т оловянно-свинцового сплава и разливают его в ковши.

Затем в электропечь загружают или заливают 2,5 т свежей порции оловянно-свннцового сплава (65 вес. % свинца и 35 вес. % олова), заливают следуюш,ие 10 т исходного богатого оловом шлака и операцию обеднения шлака в электропечи повторяют.

Черновой металлический сплав, выпущенный из электропечи, охлаждают в ковшах, снимают с него железистые съемы или гартлинг, которые затем загружают в электропечь в качестве интерметаллических восстановителей в очередной операции обеднения шлака. Свинцово-оловянный сплав после его рафинирования от вредных примесей направляют для изготовления припоев или других олоБянно-свинцовых изделий.

Длительность операции фьюмингования предварительно обедненных шлаков с содержанием в них 1-3 вес. % олова и 20 вес. % закиси железа до отвальных шлаков, содержащих 0,1 -15 вес. % олова, составляет около 2 ч. Фьюмингование же богатых шлаков с содержанием 15 вес. % олова длится 6-9 ч, т. е. суммарное время процесса обеднения шлаков в электропечи и на фьюминговой установке до отвальных шлаков в 2-3 раза меньше, чем при фьюминговании необедненных богатых шлаков.

Таким образом, применение предложенного способа электропечного обеднения богатых оловянных шлаков перед их фьюмингованием позволяет увеличить не менее чем в два раза общую производительность металлургических

агрегатов, перерабатывающих шлаки, и соответственно обеспечивает снижение эксплуатационных затрат.

Кроме того, предварительное перед фьюмингованием обеднение оловянных шлаков повышает прямое извлечение олова из концентратов в металл, уменьшает количество олова, переходящее в возгоны, и этим самым повышает КПД пылеулавливающих установок н снижает безвозвратные потерн олова.

По предварительным расчетам применение предлагаемого способа электронечного обеднения оловянных шлаков перед фьюмингованием только на одном предприятии позволит получить экономический эффект в сумме, не менее 250 тыс. руб. в год.

Способ может быть использован п для обеднения кобальтосодержащих шлаков медно-никелевого производства.

Формула изобретения

Способ электропсчного обеднения оловянных расплавленных шлаков перед фьюмингованием под слоем твердого углеродистого восстановителя на металлической извлекающей фазе, отличающийся тем, что, с целью увеличения удельной производительности шлакоперерабатывающих установок, снижения эксплуатационных затрат, обеднение ведут ири соотношении по весу между извлекающей фазой н обедняемым щлаком в пределах 1 : (2-5) в присутствии интерметаллического восстановителя п нри перемешивании нутем подачи в расплав газообразных продуктов неполного сгорання углероднстого топлива с коэффициентом расхода воздуха 0,8-0,9 и расходом продуктов сгорания 5-10 на одну тонну шлака.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 112307, кл. С 22В 7/04, 1956.

2.Пветные металлы. 1971, № 5, с. 29-32.