Способ переработки высококремнистых малокальциевых сульфидных свинцовых концентратов

 

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 сульфитносульфатные соединения кальция или их смеси , 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)з С 22 В 13/02, 1/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (2 1) 4953114/02 (22) 07,06,91 (46 ) 07.03.93. Бюл. М 9 (71) Чимкентский свинцовый завод (72) А.М. Устимов, Х.С. Жилкайдаров, Н,Б.

Табынбаев, B.Á. Колосов, С.О, Ташенов, К.К.

Ку,гтыбаев и Д.Е. Естаев (7 ) Чимкентский свинцовый завод (5б) Строителев И.А., Грищай В.П. и др. Замена флюсов в агломерируемых свинцовых шихтах.-Цветные металлы. 1977, N 66,, сс, 17—

20. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВЫСОКОКФЕМНИСТЫХ МАЛ ОКАЛ ЬЦИЕВЫХ

СтЛЬФИДНЫХ СВИНЦОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

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

Цель изобретения — снижение потерь сфинца со шлаками шахтной плавки путем првышения восстановительной способноctè агломерата.

Цель достигается тем, что в известном способе переработки высококремнистых м алокальциевых сульфидных свинцовых концентратов, включающем их смешивание с другими свинцовыми концентратами, оборотными свинцовыми материалами, железо-, кремне- и кальцийсодержащими люсами, причем в качестве последних исользуют преимущественно гидроокисные, карбонатные и сульфитно- сульфатные соеДинения кальция, а также топливом, скатывание шихты, ее агломерирующий обжиг и шахтную плавку агломерата, высококремнистые концентраты предварительно смеши„„5U„„1801137 АЗ (57) Использование: цветная металлургия, приготовление шихты для свинцовой шахтной плавки, Сущность: высококремнистые свинцовые сульфидные концентраты смешивают с кальцийсодержащими флюсами при соотношении массовых концентраций

СаО к SiOz, 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 сульфитносульфатные соединения кальция или их смеси, 2 табл. вают 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 заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ переработки высококремнистых малокальциевых сульфидных

1801137 свинцовых концентратов отличается от известного способа предварительным смешиванием данных концентратов с полным количеством или частью кальцийсодержащих флюсов до соотношения массовых концентраций окиси кальция к окиси кремния в смеси, равном 1,0-1,5; смешиванием с остальными компонентами шихты не высококремнистых концентратов 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 агломерации свинцовых шихт, не обнаружено решения, обладающего признаками, сходными с признаками, отличающими заявленное решение от прототипа; предварительным смешиванием высококремнистых малокальциевых сульфидных свинцовых концентратов с кальцийсодержащими флюсами в заявленном соотношении 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 SiOg и окиси кальция Са0 порознь, как в известном способе, а комплексом контактирующих между собой частиц СаО SiOz, которые в процессе агломерирующего обжига превращаются в частицы силиката кальция в соответствии с реакцией пСаО+$!02=пСаО $!02 (1) где и =.1 — 2. Температура начала реакции (1) равна 500 С.

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

Са!=егОз+ СаО = СаFez04. (2)

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

СаРег04+ SiO = Са$!Оз+ГегОз (3), Следовательно, окись кальция связывает кремнезем высококремнистого концентрата и в присутствии окиси железа, Таким образом, использование заявляемого технического решения затрудняет образование силикатов свинца при спекании шихты и способствует образованию свободной окиси свинца, поскольку окись кремния в соответствии с реакциями (1) — (3) будет

55 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

РЬ$!Оз+ СаО = Са$!Оз+ PbO; (4)

РЬ$!Оз+ 2СаО SiOz = 2Са$!Оз+ 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 кристаллизуются в форме сложного силикатного минерала — цинкового мелилита и железного минерала — феррофранклинита, образующих тугоплавкий каркас, в который заключена полученная в результате обжига свободная окись свинца с примесью небольших количеств силиката свинца, что позволяет получить качественный агломерат с 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 гранулы. 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 грануля цию и увлажнение в смеситель-окомкователь, (например, в барабанный гранулятор), после чего подвергают агломерирующему обжигу.

Полученный агломерат плавят в восстановительной шахтной печи.

1801137

Пример 1, Перерабатывают штабель свинцовой шихты массой 3360 т, в том числе, т: концентрат М 1 (высококремнистый)

340; концентрат М 2 1150; концентрат N 3

340; концентрат N. 4 50; концентрат N. 5 45; 5 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 М 2, тщательно перемешивают между собой в щтабельном шихтарнике. Смесь концентратов и других материалов (шихту) окатывают в барабанном грануляторе и подвергают агломерирующему обжигу на агломашине фирмы "Дурги" с площадью спекания 75 м .

Полученный агломерат, имеющий температуру начала размягчения 650 С, плавят в шахтной восстановительной печи. Черноврй свинец (веркблей) направляют на рафинирование, а шлак на фьюмингование.

Содержание свинца в шлаке составляет

2,04 (прототип).

Остальные примеры по прототипу (2 — 4), характеризующие различные соотнбшения вь сококремнистого концентрата и кальцийсодержащих флюсов, приведены в табл. 2.

Пример 7. В условиях примера 1 перерабатывают штабель свинцовой шихты массой 2900 т, содержащий, т; концентрат

Я 1 (высококремнистый) 320; концентрат N.

2 950; ¹ 3 200; N 4 50; N. 6 200; оборотные свинцовые материалы 825; известняк 125; известь 50; кеки очистных сооружений 30; железосодержащие флюсы 150, Химический состав шихтовых материалов представлен в табл. 1.

Высококремнистый концентрат в количестве 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 + 0,53 56 + 0,592 25 +0,375 30 0,178 320 +0,01 56 + 0,0104 25 +0 039 30

58,834 0,998 1.

58,95

Указанную смесь (431 т) подают в штабельный шихтарник, где смешивают с остальными компонентами шихты, т.е. с концентратами N 2 (950 т), М 3 (200 т), N 4 (50 т) и N. 6 (200 т), 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

55 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 высококремнистого 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 (восстановимость), 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, о т л и ч а ю щ и йс 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.

1801137

Таблица 1

Мате иал

SiO2

FeO

СаО

Zn0

15,0

17,6

18,9

17,9

18,9

21,5

10,25

43,4

46,5

57,3

48,1

41,0

45,4

28,4

Концентрат М 1

Концентрат М 2

Концентрат !чу 3

Концентрат hL 4

Концентрат hL 5

Концентрат 1Ф 6

Оборотные свинцовые материалы

Железосодержащий флюс

Железокремниевый флюс

Известняк

Известь

Кеки очистных

17,8

3,7

1,96

3,58

3,96

3,25

2,13

13,54

10,3

11,6

10,33

14,25

12,05

3,46

0,97

1,55

0,94

0,9

1,45

2,9

1,74

2,82

7,15

5,35

7,68

4,7

9,9

11,1

68,3

1,2

9,26

20,4

56,7

0,81

1,7

1,0

1,04

3,9

53,0

59,2

37,5

12,0

2,4

5,7 соо жений

Таблица 2

Состав шихты, результаты агломерирующего обжига и шахтной плавки

Состав шихты, т

Номер Масса штабе- штабеля ля

Кальцийсодержащ. люсы

Оборотные свинцовые материалы

П ро- Топличие во флюсы свинцовые концентраты. йл извест.няк известь кеки очистных сооружен, 170

5О

360 зоо

1го

»5

60 з

5

7

9

1О

»

1г

13

14

7О

60 . 1ОО

50 зо

50 зо го

1го

200

»о

1ОО

150

45 зоо

50.

250

190 зо

50 зо

4О

6О

1ЗО

220

Продолжение табл. 2

Температура размягчения агломерата, С

Восстановительная способность агломерата

Способ

Содержание свинца в шлаке, Состав смеси. т

Масса смеси, т

Номер штабеля

СаО оз

Известь Кеки очистных со" оружений

Известняк

Концентрат М 1

Прототип

800

Низкая

2,04 г,г г,4

2,15

1,89

1,96

1,55

0,62.

0,825.

1,О

250 зоо

200 зоо гоо зоо

250

1ОО зо зоо

4З!

351

54О

Предлагаемый

Высокая

25 зо го

1,26

1,50

1.40

1,41

1,З!

1,ÇO

1,35

1,27

1,08

1,14

1,гг

1,25

1,35

1,5

1,74

2,39

9ЗО

81О

64О

87О

88О

120

1ЗО гоо гоо г!

50 зо

1 г з

5

7

9

»

12

1З

14

4749

2722

4528

3291

4467

3446

3»О

3167

340 гзо ззо

250 зоо

200 зоо гоо зоо

250

»50

16»

1539

1628

1379

1396

1652

1503

1212

500 зоо гоо

580 зоо

7ÎÎ зго

800 зго

1ООО

1ЗЗО

1зго

»4О

1205 ! ого

920 .865

157

260 зо

160 гоо

1ЗО

1ЗО

200 гоо 390

480 зоо

290