Способ переработки оловосодержащих материалов

 

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:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1Ю (И):

3(5р С 22 В 25/02

4 rr:, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

+" 4icsig j с д

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTPN (21) 3313905/22-02 (22) 13.08.81 (46) 15.06.84. Бюл. h 22 (72) В.Г.Бровкин, Б.П.Деревенский, А.Н.Федоренко, З.Л.Ратнер, В.А.Шашмурин, В.А.Гуськов и Л.П.Оглоблин (71) Государственный проектный и научно-исследовательский институт

"Гипроникель" и Рязанский завод по производству и обработке цветных металлов "Рязанцветмет" (53) 669.631.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

i9 469351, кл. С 22 В 25/02, 1972. (54)(57) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОЛОВО СОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ, включащий

I плавку твердой оловосодержащей шихты .на остаточной от предыдущего цикла ванне расплава в течение первых

40-90Х времени цикла, совмещенную с продувкой расплава, о т л и ч а ю. шийся тем, что, с целью увеличения производительности и снижения г эксплуатационных затрат, твердую оловосодержащую шихту подают в печь при соотношении массы загружаемой твердой оловосодержащей щихты и массы остаточного расплава 1:(65-150) в минуту, продувку расплава продуктами сгорания топливно-воздушной смеси ведут с интенсивностью-20003500 нм /м пода в час до остаточного содержания серы в конечном расплаве 1-3 мас. X при этом концентрацию а свободного кислорода в продуктах сгорания поддерживают равной 1-8 об.X.

1097698

5 !

О !

30

45

55

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к пироме;таллургической технологии извлечения олова иэ сырья.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому эффекту является способ переработки оловосодержащих материалов включаю1 щий плавку твердой оловосодержащей шихты на остаточной от предццущего цикла ванне расплава в течение первых

40-90Х, времени цикла, совмещенную с продувкой расплава )1j .

При использовании гаэообразнбго топлива известный способ не обеспечивает устойчивости технологического процесса, при высоком содержании серы в шихте на стенках печи образуются настыпи, происходит разрушение нодоохлаждаемых элементов конструкции.

Цель изобретения — увеличение производительности печи и снижение эксплуатационных затрат, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу переработки оловосодержащих материалов, включающему плавку твердой оловосодержащей шихты на остаточной от. предыдущего цикла ванне расплава. в течение первых 40-90Х 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 нмз /м пода в час до остаточного содержания серы в конечном расплаве 1-"3 мас.%, при этом концент-рацию свободного кислорода в продуктах сгорания поддерживают равной

1 — 8 об. %.

Для осуществления устойчивого совмещенного процесса плавки твердой шихты 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 свыше 20%. необходимо производить за- грузку твердой шихты при более низких значениях укаэанного соотношения до 1:150. При соотношении вьппе 1,65 нарушается устойчивость технологического процесса и происходит настылеобразование. При соотношении ниже

1:150 резко снижается удельная производительность установки. Соответственно интенсивность дутья в первом случае необходимо выдерживать в пределах 2600 - 3500 нм /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 заметно 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 .в период загрузки и плавки твер. дой шихты в первом случае до 5 об.%, во втором до 8 об. %. При этом количество свободного кислорода, поступающего в расплав с топочными газами, поддерживается таким, чтобы остаточное содержание серы в расплаве к концу периода загрузки — плавки. твердой шихты не превышало 5,5 вес.%, а остальные сульфиды полностью были окислены до РеО и БО2.

При содержании в топочных газах свободного кислорода свьппе 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 наканливание 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 ГеО расплава до Ре203.

Регулирование и контроль количества свободного кислорода, поступающе f09769 го в расплав, осуществляется с помощью расходомеров газа, воздуха (соответственно топочных газов) и газоанализаторов проб газа из сопла топок В соответствии с данными конт 5 роля содержания серы в расплаве.

Кроме того, было установлено, что количество переработанной твердой шихты эа весь цикл плавки-продувки должно находиться в пределах 100- 10

200% от веса остаточного расплава в печи.

Было также установлено, что для поддержания жидкотекучего сосало ".ия расплава в печи в период загрузки j5 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 20 тепла с топочными газами и экэотврмических реакций окисления сульфидов загружаемой шихты.

При понижении температуры расплава в печи более чем на 100 С начина- 2 ется 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 ших" ты.

Указанные приемы и технологичес" кие параметры в совокупности обеспечивают устойчивый технологический ре. жим фьюмингования всех видов оловосодержащего сырья (шлаков, концентратов и др.) без образования отдельной штейновой фазы, без настылеобра- „ зования при высокой удельной производительности извлечения в богатые возгоны свыше 90 олова и других летучих металлов.

Пример 1. Фьюмингование гра- > витационного оловянного концентрата.

Переработку концентрата производят в кессонированной фьюминговой печи площадью пода 12 м, работающей на газообразном топливе — природном газе с тенлотворной способностью

8200 ккал/нм . Природный газ предварительно сжигают в выносных топках на воздушном дутье с исходной температурой дутья 60 С.На печи устанав- 55 ливают восемь топок, расположенных по четыре с каждой ее продольной стороны. Продукты сгорания природного

8 ф 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 топочных газов регулируют по отдельным плавкам в зависимости от количества серы, поступающей с исходным концентратом, и контролируют с помощью расходомеров rasa и воздуха. Содержание свободного кислорода в топочных гаэах 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 SO при остаточном содержании 1-3Х

2 серы в конечном шлаковом раснлаве.

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, мышьяк 0,45. Содержание влаги в концентрате составляет 4„0X, К концентрату добавляют в качестве шлакообраэующего флюса измельченный известняк с содержанием 503 окиси кальция.

Загрузку во фьюминговую печь твер» дой шихты, состоящей иэ концентрата с добавкой 15Х известняка от веса концентрата, осуществляют после очередного выпуска отвального шлака иэ печи на остаточную ванну шлакового расплава весом 20 т непрерывно под .дутьем .с помощью шнекового питателя 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 эа плавку по отношению к весу остаточного расплава составляет 150Х. После окон" чания загрузки твердой шихты в тече1097698 ние 60 мин проводят доводку шлака, в цроцессе которой дорасплавляют шихту и дорабатывают шлак в печи до содержания олова в нем 0,10-0,15 вес.Х.

Общая продолжительность цикла состав- 5 ляет 180 мин.

В период загрузки и плавки твердой шихты расплав в печи продувают топочными газами (с температурой

1400 С) от предварительного сжигания природного газа вне расплава в выносных топках с интенсивностью

30000 нм /ч или 2500 нм /ч на м пода печи при содержании в топочных газах 6 об.Х 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 период загрузки твердой шихты поддерживают не более 60 С, благодаря чему расплав в печи в течение всего цикла находится в жидкотекучем состоянии. Вспенива 0 ния расплава ими образования отдельной штейновой фазы также не наблюдается.

После достижения содержания олова в печном шлаковом расплаве 0,1-0,15 ХЗ5 (по данным экспресс-анализа) из печи выпускают отвальный .шлак, но не пол- ностью, 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 пылевидных возгонов с содержанием 6ОХ олова, которые улавливают из отходящих фьюминговых газов в электрофильтрах..

Извлечение. олова из концентратов, содержащих З,ЗХ олова, в возгоны (с содержанием 60Х олова) получено

94,ОХ при удельной производительностй 0 печи по переработанному концентрату

20 т/сутки м пода печи и расходе природного газа 250 кг условного топлива на 1 т концентратов.

Пример 2. Способ осуществляют в той же фьюминговой печи, тем же методом, как и в примере 1. Но, в отличие от первого, состав исходного концентрата следующий, Х: 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 20Х 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 — выше 300 нм /ч на м пода печи, чем компенсируется уменьшение прихода тепла от экзотермических реакций, окисления сульфидов при мень. шем их содержании в перерабатываемом сырье. Температура топочных газов при меньшем содержании в них свободного кислорода также выше на ЗО 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 100 С. Продолжительность перио. да доводки то же 60 мин, при тех же расходах топочных газов и содержании свободного кислорода 1-2 об. Х как в примере !. 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, составляющей 22т концентрата на м пода печи в сутки, и при большем удельном расходе топлива — природного газа — 270 кг условного топлива на 1 т концентрата.

Пример 3. Технологический процесс осуществляют в той же печи и тем же методом, как и в примерах 1 и 2. Состав исходного концентрата следующий, Х: олово 3,3, железо 32, сера 30, кремнезем 27, глинозем 5, окись кальция 0,5, т.е. имеет более

Составитель А. Кальницкий

Редактор П.Макаревич Техред C. дереза Корректор А.Зимокосов

Заказ 4160/25 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

7 1097 высокое содержание сульфидов. Соответственно в этом примере загрузку в печь 30 т концентрата с добавкой

10Х известняка от веса концентрата производят на остаточную ванну шлако. вого расплава весом 30 т за большее время — в течение 150 мин, т.е. отношение кдличества загружаемого концентрата в минуту по отношению к весу остаточного расплава поддерживают 10

1: 150. Количество переработанного концентрата за всю плавку по отношению к весу остаточного расплава составляет 100 . Продолжительность периода доводки шлака 30 мин, а все- 15

ro цикла 180 мин, как и в примере

Концентрацию свободного кислорода в дутье (топочных газах) поддерживали более высокую — 8 об., количество теплоносителя — горячих топоч- 20 ных газов в период загрузки концентрата в печь — 24000,нм /ч или

2000 нм /ч на м пода. Технологический процесс протекает устойчиво, понижение температуры расплава в печи 2S в период загрузки не превышает 20 С 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.

Hp и м е р 4. Технологический процесс осуществляют в той же печи, тем же методом и перерабатывают концентрат такого же состава с содержа"

35 нием 3,3Ж олова и 15Х серы, как и в примере 2, однако производят за.грузку большего количества, 36 т, 698 8 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 нм /ч м пода при той же концентрации свободного кислорода 4 об.Ж.

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-кадмийсодержащего сырья, 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 одчом заводе при переработке сульфидных оловянных концент- ратов с использованием природного газа составит 1386,7 тыс. руб. в год за счет увеличения производительности и снижения эксплуатационных затрат.