Покровный флюс для плавки лома и отходов на свинцовой основе Советский патент 1980 года по МПК C22B7/00 C22B9/10 C22C1/06 

(54) ПОКРОВНЫЙ ФЛЮС ДЛЯ ПЛАВКИ ЛОМА И ОТХОДОВ НА СВИНЦОВОЙ ОСНОВЕ

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к переработке вторичного свинец-сурьмусодержащего сырья Содово-Босстановительной электроплав1сой. Вторичное свинец-сурьмусоцержащеё сырье, прецставляющее главным образом аккумуляторный лом, отхопы химических произвооств и производства сплавов, перерабатывается по различным технологическим схемам. При этом наблюдается образование большого количества пыли (до 20% от веса готовой продукции), с которой теряется до 10% свинца. Образо вавщаяся пыль должна перерабатываться отдельно, но рациональная переработка до настоящего времени не решена.Кроме этого в ряде способов образуется большо количество железистых штейнов, переработка которых также не решена. Известна восстановительная плавка mB ты, содержащей вторичное сырье, в щахт ной печи ИЛИ плавка с использованием вт ричного сырья в качестве добавок к рудному сырью Cl. Наиболее высокие технологические показатели достигаются при переработке вторичного свинцового сырья в электротермических печах с использованием содововосстановительных шихт. При этом используется щихта ДЛЯ переработки аккумуляторного лома, включающая, вес.%; Свинцово-сурьмянистые ОКИСЛЫ5-25 Кварцевый песок3-1О Сода5,5-5,26 Углеродсо держащий восстановитель5,5-9, что позволяет повысить извлечение свИнца до 94%, а сурьмы до 9О% 2. Недостатком щихты является сравнительно невысокое прямое извлечение ценных составляющих вследствие образования большого количества шлаков, содержащих 3-4% свинца и сурьмы. Сурьма частично окисляется, переходит в возгоны и теряется с пылью, количество которой достигает 20% от веса загружаемой шихты. 3 Для переработки в электротермической печи скрапа аккумуляторов предложена шихта З, содержащая, вес.%: Сода.28-55 Углеродсодержащий воестановитель7-15Скрап аккумуляторов (шламовая фракция)Остальное Извлечение свинца достигает 96%, а сурьмы - не более 90%. Значительное количество сурьмы окисляется, переходит в возгоны и теряется с пылью. Недостаток шихты - значительный пы левынос (до ЗО%) из-за присутствия в шихте большого количества пылевицньгх материалов (шламовая фракция, сода). Кроме 8ТОГО образуется большое количество шлаков, содержащих 2-4% свинца что также ведет к потерям металла. Известна шихта для получения свинцо во- ;урьмянйстого сплава путем электроплавки вторичного свинцового сырья 4 В состав шихты входят, вес.%: Антимонат натрия К ремнеземсодаржа щий флюс Углеродсодержаший вос4-6становитель Остальн Вторичное сырье Извлечение свинца достигает 97,8%, а сурьмы - 91,3%. Основным недостатком этой шихты также является значительный (до 20%) пылевынос, что ведет к пониженному извлечению сурьмы. В практике, переработки лома цветньк металлов с целью уменьшения пылевыноса и сокращения потерь ценных составля ющих, применяется покровный флюс, кото рый обычно расплавляется перед основной шихтой и имеет малый удельный вес Флюс располагается в верхней части рас плава, предотвращая его окисление и со крашая пылеобразование. Известно использование покровного флюса 5 при переработке лома и отхо дов на медной основе, в состав которог входит, вес.%: Плавиковый шпат20-3 О Фторид натрия5-25 Углекислый натрийОстальное Однако этот флюс не может быть ис пользован при переработке лома и отходов на свинцовой основе, так КРК прису ствующие в его составе плавиковый шпа и фторид натрия затрудняют дальнейшее рафинирование чернового сплава и разру шают технологическое оборудование. 44 Наиболее близким к предлагаемому является покровный флюс, содержащий Са(ОИ), который используется для плавки вторичного свинцового сырья с целью снижения пылеобразования. Переработку лома предлагается проводить в короткобарабанных печах при 85О-900°С. При атом пылевынос составляет 15%, прямое извлечение свинца не превышает . Электроплавка содово-восстановительной шихты проводится при 11ОО-1200 С, а при этих температурах Са(ОП)„ имеет очень малую вязкость, поэтому очень легко увлекается в движение конвективными потоками и, следовательно, покровный неподвижный слой, препятствующий окислению и пылевыносу, недостаточно прочен. Кроме того, известный покровный флюс не может быть использован при электротермической переработке вторичного свинцового сырья на Содово-восстановительных шихтах, так как присутствующая в составе шихты сода очень легко вступает во взаимодействие с Са(ОН) , что ведет к повышенному расходу обоих реагентов. Цель изобретения - разработка состава покровного флюса, при плавке с которым в электропечи обеспечивается высокое прямое извлечение свинца и сурьмы в сплав и сокращается пылевынос. Указанная цель достигается тем, что в известный покровный флюс для переработки вторичного свинцового сырья, включающий кальций содержащий материал, дополнительно вводят окислы натрия и кремния, а в качестве кальцийсодаржащего материала - окись кальция при следующем содержании ингредиентов, вес.%: Окись кальция. 1О-ЗО Окись натрия25-40 Окись кремнияОстальное Окись кальция вводится в состав покровного флюса для связывания окиси натрия и окиси кремния в прочное химическое соединение, обладающее необходимой для данного процесса температурой плавления и доЬтаточной вязкостью при этой температуре. Введение в состав покровного флюса менее 10% окиси кальция ведет к обогащению покровного флюса тугоплавкой -окт;сью кремния и, следовательно, к излишнему расходу электроэнергии на еч,- расплав. Содержание в составе покровнот о флюса более 30% окиси кальция недопус.тимо, так как образуются агрессивнЕ ю по отношению к футеровке печи кальциевые силикаты. Окись нпт)ия BBoaviTCH в состав покровного для понижения температуры его 117 авления и образования менее агрессивных, устойчивых расплавов, предохраняюших составляющие шихтъ от оки ления. Кроме этого, образующийся натрий-кальций-силикатный расплав характеризуется минимальной растворимостью свинца и сурьмы, что положительно влияет на величину конечного извлечения указанных металлов. С целью предотвра цения нежелательного взаимодействия окислов кальция и натрия с компонентами шихты в состав покровного флюса вводится окись кремни которая образует с указанными выше оки лами устойчивое соединение. Количество окиси кремния определяется содержанием в покровном флюсе первых двух компонентов и всегда является дополняющим до 100%. Покровный флк1С, содержапшй перечисленные ингредиенты в указанных предела имеет температуру плавления 1ОЗО НОО С и обладает вязкостью, достаточ ной для образования в прсоессе электроплавки плотной поверхностной пленки, ко торая препятствует окислению ценных компонентов и интенсивному пылеобразованию. Содержание ингредиентов в указан ных пределах позволяет сократить возможные взаимодействия с компонентами шихты, вследствие чего сокращается пылевынос легколетучих соединений свинца и сурьмы. Плавку проводят 1О50-1250С, причем вторичное свинцовое сырье, сода, уг леродсодержащий восстановитель вводятся в печь только после загрузки и расплавления покровного флюса. Покровный флюс загружается в электропечь в количестве 4-18% от веса ши ты. При введение покровного флюса менее 4% на образуется достаточное количество расплава и он может быть перемешан конвективными потоками. Введение покровного; флюса более 18% ведет к снижению технологических показателей процесса (производительность, удельный проплав), не компенсируемых сокращением пылеобразоваиия. Предлагаемый состав покровного флюса испытан в укрупиениолабораторном ма штабе при электротермической переработ ке вторичного на СВИРЩОВОЙ основе. Для плавки нсиользована известная шихта, содержащая вторсырье, соду и кокс. Кроме этого в лл.чвильное пространство загружен покровньгй флюс, состав коорого и количество изменялись в указаных пределах. Для плавки во всех опытах использовано вторичное сырье, содержищр вес.%:. Свинец71,0 Сурьма 5,9 Сера8,0 Кислород1О,0 Остальное5,1 Приготовление шихты и покровного флюса не требует каких-либо дополнительных операций и производится простым смешением компонентов. Перемешанные компоненты покровного флюса загружают в печь и нагревают до расплавления при 103О-1100°С. После этого загружают предварительно перемешанные компоненты шихты. По окончании загрузки шихты температура расплава поднимается до 1150Ч1; и при этой температуре расплав выдерживается в течение ЗО мин. Затем производится раздельный выпуск чернового сплава и шлака. Пыле- газовая фаза направляется на очистку в камеру грубого пылеулавливания и далее в рукавные фильтры типа РФГ. Полученный свинцово-сурьмянистый сплав, шлак и Пыль анализируют химическими методами на содержание в них CBHtma и сурьмы. Пример 1. Для плавки готовят шихту следующего состава: %кг Вторичное Сырье74 1ОО Сода12 100 Кокс-10 13,5 Покровный флюс45,4 Использован покровный флюс, содержащий:%кг Окись кальцияЗО1,62 Окись натрия251,35 Окись кремния452,43 С таким количеством шихты вплавку поступает 71 кг свинца и 5,9 кг сурьмы. В результате плавки получается, кг:Свинц ово-су рьмя н ис ты и сплав7 5 Шлак17,8 Пыль6,36 В свинцово-сурьмянистый сплав ие-реходит 69,2 кг свинца и 5,4 кг сурьмы. Количество присутствующих в спл.ч-.е меди, олова, мышьяка и прочих эломгнтсп составляет 0,3 кг. Извлечение в сплав свинца сею i опляог 97,5 и сурьмы 91,5%. 7 . В. шлаке содержится свинца 2,2 а сурьмы 0,28%, теряется 0,36 кг свинца и 0,05 кг сурьмы при общем ве шлака 23,75% от готовой продукции. Пылевынос составляет, 8,5% от готовой продукции, при этом теряется 1,4 к свинца и 0,4 кг сурьмы при содержании кх соответственно 22 w 6,3%. Пример 2. Для плавки поцгютов лена шихта следующего состава: %кг Вторичное сырье74,2 100 Вода8,9 12,1 Кокс6,9 9,1 Покровный флюс11,0 15,0 Использован покровный флюс, содержащий:%кг Окись кальция101,5 Окись натрия304,5 Окись кремния609,0 С этим количеством шихты в плавку поступает 71 кг свинца и 5,9 кг сурьмьи В результате плавки получено, кг: Свинцово-сурьмянистый сплав.75,5 Шлак15,0 Пыль5,0 .В Свинцово-сурьмянистый сплав переходит 69,6 кг свинца и 5,43 кг сурьмы Сумма примесей - 0,47 кг. Извлечение в сплав свинца 98,10, сурьмы 92,1%. Содержание свинца в шлаке составляе 1,89%, а сурьмы - 0,234%. При этом со шлаком теряется 0,284 кг свинца и 0,О35 кг сурьмы. Общее количество шл ка составляет 20% от:готовой продукци При пылевыносе 6,8% от готовой про дукции теряется 1,05 кг свинца и 0,38 сурьмы при содержании их соответствен но 21,0 и 7,6%. Пример 3. Для плавки готовят шихту состава: %кг Вторичное сырье75 10О Сода4 5,3 Кокс3 4,0 Покровый флюс18 25,3 Использован покровый флюс состава: %кг Окись кальция2О . 5,1 Окись натрия4О 10,1 Окись кремния4О 10,1 С указанным количеством шихты в плавку поступает 17 кг свиш1а и 5,9 кг сурьмы, в результате плавки получают, кг: 4р, Свинцово-сурьминис ibui сплав7( Шлак11,8 Пыль4,0 В свинцово-сурьмянистом сплаве находится 7О кг свинца, 5,45«;кг сурьмы, ,55 кг прочих (медь, олово, ). ледовательно, извлечение в сплав свинца оставляет 98,5, а сурьмы 92,3%. Содержание свинца в шлаке 1,2%, что оставляет 0,142 кг. Количество полуенного шлака 15,5% от веса готовой родукции. С этим количеством шлака теряется О,ОЗ кг сурьмы при содержании ее в шлаке 0,254%. Количество пыли составляет 5,25% от готовой продукции, при этом теряется 0,8 кг свинца и 0,36 кг сурьмы при содержании этих металлов в пыли соответственно 2О,0 и 9,О%. При плавке получается свинцово-сурьмянистый сплав с содержанием сурьмы 2,5-7,0%, Таким образом, использование покровного флюса при переработке вторичного свинцово-сурьмяного сырья позволяет сократить пылевынос на 8-10%, повысить извлечение свинца на 1,8% и повысить извлечение сурьмы на 2,1%. Формула -изобретения Покровный флюс для плавки лома и отходов на свинцовой основе, включаю-ший кольцийродержаший материал, отличающийся тем, что, с целью сокращения пылевыноса, повышения извлечения ценных составляющих и улучшения условий труда при переработке вторичного свинцово-сурьмяного сырья, он дополнительно содержит окись натрия и окись кремния, а в качестве кальцийсодержащего материала - окись кальция при следующем соотношении компонентов, вес.%; Окись кальция1О-ЗО Окись натрия25-40 Окись кремнияОстальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гудкевич В. М. и др. Способы переработки лома свинцовых аккумуляторов. М., 1970, с. 15-41. 2.Авторское свидетельство СССР № 505723, кл. С 22 В 7/00, 1973.

9722974Ю

NJ 352956, кл С 22 В 7/ОО, 1971.№ 558952, кл. С 22 В 7/ОО, 1976.

N 526179, кл. С 22 В 7/00, не опубл.кл. 40а 7/00, 1976.