NO781434L

NO781434L - PROCEDURES FOR SECONDS LEAD MELTING

Info

Publication number: NO781434L
Application number: NO781434A
Authority: NO
Inventors: Karl David Libsch; Mannige Vikram Rao
Original assignee: Nl Industries Inc
Priority date: 1977-10-17
Filing date: 1978-04-25
Publication date: 1979-10-26

Description

Fremgangsmåte for sekundær blysmeltning. Procedure for secondary lead smelting.

Metallisk bly er hittil for det meste blitt fremstilt ved reduksjon av blymalm og malmkonsentrater. De rikeste blymalmkilder er sulfidmalm, som vanligvis inneholder sinksulfid som storste urenhet. Disse malmer og malmkonsentrater blir vanligvis rostet for fremstilling av oksygenholdige forbindelser, som blyoksyder og blysulfater. Blyforbindelsene fores deretter til en sjaktovn, hvor de smeltes for fremstilling av smeltet bly. Nærvær av sink som urenhet i disse malmer og konsentrater nodvendiggjor bruk av mer kompliserte prosess-trinn og mer reduksjonsmiddel for oppnåelse av en hoy gjenvinningsgrad av blyverdiene. Until now, metallic lead has mostly been produced by reducing lead ore and ore concentrates. The richest sources of lead ore are sulphide ores, which usually contain zinc sulphide as the major impurity. These ores and ore concentrates are usually roasted for the production of oxygen-containing compounds, such as lead oxides and lead sulfates. The lead compounds are then fed to a shaft furnace, where they are melted to produce molten lead. The presence of zinc as an impurity in these ores and concentrates necessitates the use of more complicated process steps and more reducing agent to achieve a high degree of recovery of the lead values.

En typisk nyskapning i primærprosessen for smelting av blysulfid-malm og konsentrater som inneholder sinksulfid som storste urenhet er beskrevet i US patent nr. 3 243 283 av 29.3.1966 (John Lumsden). I patentskriftet beskrives den primære bly-sjaktovnsprosess, hvor sulfidene omdannes til oksyder for beskikning til ovnen. Karbonmonoksyd som dannes ved forbrenning av koks reduserer blyoksydene til bly nær sjaktens topp. Danne reaksjon er eksoterm. Når det foreligger sink i chargen, reduseres sinkoksyd til sink av karbonmonoksyd og sinkdampen reduserer i sin tur blyoksyd i en meget eksoterm reaksjon,, De to eksoterme reaksjonene hever temperaturen i en slik grad at det skjer for tidlig smelting av noen av chargens komponenter nær toppen av sjaktovnen, etterfulgt av storkning noe lavere i sjakten, hvilket medforer bro- og buedan-nelsec A typical innovation in the primary process for smelting lead sulphide ore and concentrates containing zinc sulphide as the largest impurity is described in US patent no. 3 243 283 of 29.3.1966 (John Lumsden). The patent document describes the primary lead shaft furnace process, where the sulphides are converted into oxides for coating the furnace. Carbon monoxide produced by burning coke reduces the lead oxides to lead near the top of the shaft. This reaction is exothermic. When zinc is present in the charge, zinc oxide is reduced to zinc by carbon monoxide and the zinc vapor in turn reduces lead oxide in a very exothermic reaction,, The two exothermic reactions raise the temperature to such an extent that premature melting of some of the charge's components occurs near the top of the shaft furnace, followed by solidification somewhat lower in the shaft, which leads to bro- and buedan-nelsec

For å unngå denne vanskelighet foreslås ifolge ovennevnte patent-skrift å styre temperaturen i de ovre partier av sjakten ved at damp og foroppvarmet luft tilfores ved ovnens bunn. Ved konven sjonell primærsmelting styres temperaturen ved tilsetning av store mengder tilbakefort slagg, som virker varmefjernende. Ved en typisk primærovn tappes en slaggmengde ved bunnen som overstiger den råbly-mengde som produseres„ Lumsden foreslår teknikker for styring av damptilsetningen på en slik måte at buedannelse hindres selv om det benyttes mindre tilbakefort slagg. Han foreslår videre at det kreves minst 4% damp i blesten, oppvarmet til minst 200°C, for oppnåelse av redusert buedannelse og redusert koksforbruk. In order to avoid this difficulty, according to the above-mentioned patent, it is proposed to control the temperature in the upper parts of the shaft by supplying steam and preheated air at the bottom of the furnace. In conventional primary smelting, the temperature is controlled by the addition of large amounts of recycled slag, which acts to remove heat. In a typical primary furnace, a quantity of slag is drained at the bottom that exceeds the quantity of crude lead produced. Lumsden suggests techniques for controlling the addition of steam in such a way that arcing is prevented even if less recoil slag is used. He further suggests that at least 4% steam is required in the blast, heated to at least 200°C, to achieve reduced arc formation and reduced coke consumption.

Ettersom en av de viktigste anvendelser av bly er i batteriindust-rien, er gjenvinning og gjenbruk av bly fra batterier og batteriskrap en absolutt nodvendighet. En slik prosess for gjenvinning og gjenbruk av bly kalles sekundær blysmelting eller sjaktovnsprosess» As one of the most important uses of lead is in the battery industry, recycling and reuse of lead from batteries and battery scrap is an absolute necessity. Such a process for the recovery and reuse of lead is called secondary lead smelting or shaft furnace process"

I motsetning til hva som er tilfelle ved primær blysmelting, benyttes ved sekundære bly-sjaktovner en charge som inneholder vesentlige mengder av svovelforbindelser, som metallsulfider og sulfater, hvorved hovedkilden utgjores av batteriskrap og biprodukt-dross. Således benyttes betydelige mengder av stopejern for reduksjon av disse svovelforbindelser. Jern reduserer også en del av blyoksyden til bly. Noen av jernoksydene danner en hovedbestand-del av slaggen. Jern spiller således en meget sentral rolle i den sekundære sjaktovn. Chargen inneholder også mengder av blymetall (generelt legert med antimon) i form av batterigittere. I sekundær- sjaktovnen synes smeltesonen å ligge lavere enn det som angis av Lumsden for primær-sjaktovnen. In contrast to what is the case with primary lead smelting, secondary lead shaft furnaces use a charge that contains significant amounts of sulfur compounds, such as metal sulphides and sulphates, whereby the main source is battery scrap and by-product dross. Thus, significant amounts of stoping iron are used to reduce these sulfur compounds. Iron also reduces part of the lead oxide to lead. Some of the iron oxides form a major component of the slag. Iron thus plays a very central role in the secondary shaft furnace. The charge also contains quantities of lead metal (generally alloyed with antimony) in the form of battery grids. In the secondary shaft furnace, the melting zone appears to be lower than that stated by Lumsden for the primary shaft furnace.

Meget små slaggmengder tilsettes til chargen og i mange tilfelle benyttes ikke slagg i det hele tattQVed en sekundær-sjaktovn ut-gjor slagget som tappes fra bunnen gjerne mindre enn 20% av den produserte blyvekt. Imidlertid produseres betydelige mengder matte, som hovedsakelig er sammensatt av jernsulfider, hvorved ty-piske mengder ligger rundt 30% av den produserte blymengde0 Very small amounts of slag are added to the charge and in many cases no slag is used at all.Q With a secondary shaft furnace, the slag that is drained from the bottom often makes up less than 20% of the weight of lead produced. However, significant amounts of matte are produced, which are mainly composed of iron sulphides, whereby typical amounts are around 30% of the amount of lead produced0

Ifolge foreliggende oppfinnelse tilsettes damp og oksygen til luften, hvilket medforer redusert koksforbruk, rédusert jernforbruk og okt blyproduksjon. Luften må ikke være oppvarmet på for-hånd. Den endotérme virkning av dampreaksjonen med koks motvirkes av den hoyere flammetemperatur ved koksforbrenningen som folge av forbrenningsluftens oksygenanrikning. Dampens rolle ved reduksjon av koksforbruket vil lett forklares av det faktum at reaksjonen mellom damp og koks produserer hydrogen, som et mer effektivt blyoksyd-reduksjonsmiddel enn karbonmonoksyd„ De mekanismer som forer til reduksjon av jernforbruket er ikke fullt ut klarlagt, skjont det er klart at hydrogenet på komplisert måte påvirker jernets rolle i dets tre funksjoner, nemlig 1) reduksjon av blyoksyd, 2) oksydasjon til jernoksyd på- en annen måte for dannelse av en slaggbestanddel og 3) den viktigste, nemlig reaksjon med svovelforbindelsene for dannelse av jernsulfid, som er hovedbe-standdelen av matte. According to the present invention, steam and oxygen are added to the air, which results in reduced coke consumption, reduced iron consumption and increased lead production. The air must not be pre-heated. The endothermic effect of the steam reaction with coke is counteracted by the higher flame temperature during coke combustion as a result of the oxygen enrichment of the combustion air. The role of steam in reducing coke consumption is easily explained by the fact that the reaction between steam and coke produces hydrogen, which is a more effective lead oxide reducing agent than carbon monoxide. The mechanisms leading to the reduction of iron consumption are not fully understood, although it is clear that the hydrogen in a complicated way affects the role of iron in its three functions, namely 1) reduction of lead oxide, 2) oxidation to iron oxide in another way to form a slag component and 3) the most important, namely reaction with the sulfur compounds to form iron sulphide, which is the main component of math.

Foreliggende oppfinnelse beskjeftiger seg i hovedsak med denne type blygjenvinningsprosess. The present invention mainly deals with this type of lead recovery process.

Foreliggende oppfinnelse omfatter en bedring av en sekundær blysmelting, hvor blymetall gjenvinnes fra batteriplater og skrap som både inneholder blymetall og blymetallforbindelser. Smeltingen gjennomfores ved beskikning av smelteovnen med batteriplate-ne og skrap sammen med karbonholdig materiale, som koks, jern og flussmiddel og ved at luft fores gjennom smelteovnen for å reagere med koksen for produksjon av karbonmonoksyd og for å opp-nå og opprettholde en temperatur fra ca„ 1100°C til ca. 1300°C i smelteområdet. Denne karbonmonoksyd reduserer blyforbindelsene til metall og temperaturen muliggjor smelting av slaggen, matten og blyet. Det tilsettes tilstrekkelig jern til å redusere metall-sulfidforbindelsene til metall og produsere jernoksyd for fluss-virkning, hvorved en slik operasjon typisk krever ca. 136 kg ■ jern pr. tonn produsert bly. Ved denne fremgangsmåte omfatter forbedringen at det tilsettes fra 1% til 8% fuktighet til luften som skal reagere med koksen for produksjon av karbonmonoksyd og hydrogen og samtidig tilsetting av oksygen til luften i mengder på 0,5% til 5% for opprettholdelse av temperaturen i smelteområdet o The present invention comprises an improvement of a secondary lead smelter, where lead metal is recovered from battery plates and scrap which both contain lead metal and lead metal compounds. The melting is carried out by coating the melting furnace with the battery plates and scrap together with carbonaceous material, such as coke, iron and flux and by passing air through the melting furnace to react with the coke to produce carbon monoxide and to reach and maintain a temperature from approx. 1100°C to approx. 1300°C in the melting range. This carbon monoxide reduces the lead compounds to the metal and the temperature makes it possible to melt the slag, mat and lead. Sufficient iron is added to reduce the metal-sulphide compounds to metal and produce iron oxide for fluxing, whereby such an operation typically requires approx. 136 kg ■ iron per tonnes of lead produced. In this method, the improvement includes adding from 1% to 8% moisture to the air which is to react with the coke for the production of carbon monoxide and hydrogen and at the same time adding oxygen to the air in amounts of 0.5% to 5% to maintain the temperature in the melting area etc

Tilsetning av fuktighet og oksygen til luften bedrer smelteeffek-ten og reduserer dermed koks- og jernforbruket samt oker produk-sjonsforholdet for blymetall. Adding moisture and oxygen to the air improves the melting effect and thus reduces coke and iron consumption and increases the production ratio for lead metal.

Det nedsatte koksforbruk kan skyldes det forhold at roens reaksjonen av e,t mol koks med oksygen i luft bare produserer et mol !karbonmonoksyd / vil reaksjonen med fuktighet, produsere et mol hydrogen i tilleee til et mol karbonmonoksyd,_.som 'begge kan redusere blyoksyd. Dampinnsproytning resulterer således i mer effektiv ut-nyttelse av koksen. Oksygenanrikning av luften er nodvendig for å motvirke de endotermiske virkninger av.dampreaksjonen med koks. Re-duksjonen av jernforbruk er observert ved tester og man kan bare uttale formodninger om mekanismen. Jern er utvilsomt termodynamisk i stand til å redusere blyoksyd. Den noyaktige utstrekning med hvilken det med hell konkurrerer med karbonmonoksyd når det gjel-der å redusere blyoksyd er ikke kjent. Men hydrogen som er et mer effektivt reduksjonsmiddel enn karbonmonoksyd, kan ventes å påvirke jernets blyoksyd-reduksjonsrolle. Det kan også påvirke jernets mattedannende rolle ved å gripe inn i jernoverforingsmekanismen mellom matte og slagg. The reduced coke consumption may be due to the fact that the reaction of one mole of coke with oxygen in air only produces one mole of carbon monoxide / the reaction with moisture will produce one mole of hydrogen in addition to one mole of carbon monoxide, both of which can reduce lead oxide. Steam injection thus results in more efficient utilization of the coke. Oxygen enrichment of the air is necessary to counteract the endothermic effects of the steam reaction with coke. The reduction in iron consumption has been observed in tests and one can only speculate about the mechanism. Iron is undoubtedly thermodynamically capable of reducing lead oxide. The exact extent to which it successfully competes with carbon monoxide in reducing lead oxide is not known. But hydrogen, which is a more effective reducing agent than carbon monoxide, can be expected to affect the iron's lead oxide reducing role. It can also affect the mat forming role of the iron by interfering with the iron transfer mechanism between mat and slag.

De okte produksjonshastigheter kan tilskrives de storre gjennom-gangshastigheter som folge av redusert koks- og jernforbruk og dessuten de bedrede smelteforhold som fremkalles, som (1) okt smel-teeffekt av hydrogen, sammenlignet med karbonmonoksyd, (2) de jevnere temperaturprofiler som kan ventes å råde i sjakten og (3) de lavere hoyeste gasstemperaturer. The increased production rates can be attributed to the higher throughput rates as a result of reduced coke and iron consumption and also the improved melting conditions induced, such as (1) increased melting effect of hydrogen compared to carbon monoxide, (2) the smoother temperature profiles that can be expected to prevail in the shaft and (3) the lower highest gas temperatures.

Ved gjennomføring av en sekundær blyoperasjon i en konvensjonell sjaktovn er det vanlig å mate okende charger av batteri-blyskrap og blyforbindelser til toppen av sjaktovnen sammen med andre bestanddeler, som kalksten, sand, jernskrap, biprodukt-dross, slagg og koks etter hvert som prosessen skrider frem. When carrying out a secondary lead operation in a conventional shaft furnace, it is common to feed increasing charges of battery-lead scrap and lead compounds to the top of the shaft furnace together with other constituents, such as limestone, sand, iron scrap, by-product dross, slag and coke as the process proceeds. progressing.

Chargen inneholder små mengder av ikke-reduserbar oksyd, svovelforbindelser og små mengder av andre metaller, som antimon, kopper o.lo Flussmidler, som kalksten og kisel tilsettes for å reagere med jernoksyd og de ikke-reduserbare oksyder for dannelse av en lav-smeltende slagg. Jern tilsettes for å danne jernoksyd og for å reagere med svovelforbindelsene for dannelse av jernsulfid,som til slutt foreligger i matten. Både slaggen og matten fjernes, i smeltet tilstand fra ovnen. Det fremstilte blymetall inneholder of-te små mengder av de ovrige, ovennevnte metaller. The charge contains small amounts of non-reducible oxides, sulfur compounds and small amounts of other metals, such as antimony, copper, etc. Fluxes, such as limestone and silica, are added to react with iron oxide and the non-reducible oxides to form a low-melting slag. Iron is added to form iron oxide and to react with the sulfur compounds to form iron sulphide, which is ultimately present in the mat. Both the slag and the mat are removed, in a molten state, from the furnace. The lead metal produced often contains small amounts of the other metals mentioned above.

En typisk charge har en total vekt på ca. 3 265,9 kg av blyholdige bestanddeler, som batteriplater, reverberslagg, raffinerings- og andre typer biproduks-dross, tilbakefort forbrenningsgass-stov og batteriproduksjons-skrapo Koks og jern varierer med proporsjonene av de ovennevnte bestanddeler„ Når det foreligger en storre andel sulfid-dross, kreves f.eks. en storre jernmengde for fiksering av svovelet. Okte jernmengder kreves også, når det benyttes batteriplater som er nylig skåret ut av sine hus, idet det kan ventes nærvær av en storre andel av svovelsyre i dette tilfelle, enn om platene har vært utsatt for regnvanns-utluting og andre værpåvirk-ningerD A typical charge has a total weight of approx. 3,265.9 kg of lead-containing components, such as battery plates, reverberant slag, refining and other types of by-product dross, recirculated combustion gas dust and battery production scrap Coke and iron vary with the proportions of the above-mentioned components„ When there is a larger proportion of sulphide dross, required e.g. a larger amount of iron for fixing the sulphur. Adequate quantities of iron are also required when battery plates that have recently been cut out of their housings are used, as the presence of a larger proportion of sulfuric acid can be expected in this case than if the plates have been exposed to rainwater leaching and other weather influences.

En typisk charge, som f.eks. som angitt i Eksempel 1, vil ha fSigende proporsjoner: ca. 1632,9 kg batteriplater, 635 kg blyforbin-delses-skrap,453,6 kg tilbakefort forbrenningsgass-stov, 544,3 kg biprodukt-dross, 40,8 kg kiselsand, 49,9 kg kalk, 362,9 kg tilbakefort slagg, 54,4 kg oppmalt stål, 192,8 kg stopejern og 149,7 kg koks. De tilsatte stål- og jernmengder er tilstrekkelige for produksjon av jernoksyd for slaggen og for å redusere sulfidfor-bindelsene til metall. Anslagsvis 30 charger kan ventelig behand-les i lopet av et dogn„ A typical charge, such as as stated in Example 1, will have the following proportions: approx. 1632.9 kg of battery plates, 635 kg of lead connection scrap, 453.6 kg of reclaimed combustion gas dust, 544.3 kg of by-product dross, 40.8 kg of silica sand, 49.9 kg of lime, 362.9 kg of reclaimed slag, 54.4 kg ground steel, 192.8 kg pig iron and 149.7 kg coke. The added amounts of steel and iron are sufficient for the production of iron oxide for the slag and for reducing the sulphide compounds to metal. An estimated 30 chargers can expect to be treated in the course of a day.

Det tilsettes flussmidler i mengder for fortynning av de ikke-reduserbare oksyder med hoyt smeltepunkt til ca. 10-20% av slagg-vekten og derved for å optimalisere de folgende egenskaper: 1) lavt smeltepunkt for tilfelle av fusjon og fjernelse, 2) lav tett-het for atskillelse fra mattesjiktet, 3) lav viskositet, slik at blydråpene kan synke med minimal medrivning, 4) noytral slagg og 5) hoy aktiv PbO-koeffisient i slaggeet for at det skal foreligge et minimum av opplost PbO under ethvert gitt reduksjonsforhold. Onskelige slaggsammensetninger basert på det ovenstående ligger i umiddelbar nærhet av 25-50 % FeO, 5-20% CaO og 20-40% Si02, hvorved de resterende 10-20% i det vesentlige består av de ikke-reduserbare oksyder. Hvis summen av de tre hovedkomponenter avviker vesentlig fra 85% av det totale slagg, foretas endringer i flussmiddel-komponentene for reduksjon hhv. okning av de foreliggende andeler av If.CaO, Si02-jog Fe0o Fluxes are added in quantities to dilute the non-reducible oxides with a high melting point to approx. 10-20% of the slag weight and thereby to optimize the following properties: 1) low melting point in case of fusion and removal, 2) low density for separation from the mat layer, 3) low viscosity, so that the lead drops can sink with minimal entrainment, 4) neutral slag and 5) high active PbO coefficient in the slag so that there is a minimum of dissolved PbO under any given reduction condition. Desirable slag compositions based on the above lie in the immediate vicinity of 25-50% FeO, 5-20% CaO and 20-40% SiO2, whereby the remaining 10-20% essentially consists of the non-reducible oxides. If the sum of the three main components deviates significantly from 85% of the total slag, changes are made to the flux components to reduce or increase in the present proportions of If.CaO, SiO2 and Fe0o

Under prosessen bor det påses at ovnen hverken er for sterkt eller During the process, care must be taken that the oven is neither too strong nor

for lite forkokset.undercooked.

Det foreligger ikke sink (eller i hoyden i minimale mengder)iThere is no zinc (or at least in minimal amounts) in it

de tilforte materialer ved sekundær blysmelting og det er folgelig ingen vanskeligheter forbundet med å håndtere sink som urenhet. they added materials by secondary lead smelting and there are consequently no difficulties associated with dealing with zinc as an impurity.

Når en sekundær smelting gjennomfores under fravær av fuktighet, vil luften reagere med karbonet i koksen for fremstilling av karbonmonoksyd og IcSarbondioksyd. Det forstnevnte reduserer blyoksydene til bly. When a secondary smelting is carried out in the absence of moisture, the air will react with the carbon in the coke to produce carbon monoxide and carbon dioxide. The former reduces the lead oxides to lead.

Når det derimot foreligger fuktighet i luften ifolge foreliggende oppfinnelse, skjer reaksjonen mellom vann og karbon, slik at det produseres karbonmonoksyd og hydrogen. Det produserte hydrogen er et langt mer effektivt reduksjonsmiddel for blyoksyd enn karbonmonoksyden. Dette vises av det forhold at praktisk talt alt produsert hydrogen forbrukes i ovnen, mens bare en del av karbonmonoksyden som produseres blir forbrukt i hovedprosessen. When, on the other hand, there is moisture in the air according to the present invention, the reaction between water and carbon takes place, so that carbon monoxide and hydrogen are produced. The hydrogen produced is a far more effective reducing agent for lead oxide than the carbon monoxide. This is shown by the fact that practically all the hydrogen produced is consumed in the furnace, while only part of the carbon monoxide produced is consumed in the main process.

Oksygen tilsettes til luften for å skape en hoyere flammetemperatur ved forbrenning med koks, slik at den endotermiske virkning av fuktighetens reaksjon med koksen motvirkes. Oxygen is added to the air to create a higher flame temperature when burning with coke, so that the endothermic effect of the moisture's reaction with the coke is counteracted.

Et kriterium som ble brukt for å anslå den nodvendige oksygenanrikning under verksprovene og til praktisk bruk, var blyets temperatur, når dette forlater blysjakten. Denne temperatur bor tas når blyet flyter i en kontinuerlig strom og alltid på samme tids-punkt i forhold til slagg-tappingen. Denne temperatur er et godt relativt mål på temperaturen i smeltesonen. Man har ved forsok sokt å opprettholde blysjakttemperaturer i området 880 til 925°C ved regulering av oksygenanrikningen. A criterion used to estimate the necessary oxygen enrichment during the works tests and for practical use was the temperature of the lead, when it leaves the lead shaft. This temperature should be taken when the lead flows in a continuous stream and always at the same point in time in relation to the slag tapping. This temperature is a good relative measure of the temperature in the melting zone. Attempts have been made to maintain lead shaft temperatures in the range of 880 to 925°C when regulating the oxygen enrichment.

Foreliggende oppfinnelse vil bli nærmere omtalt i forbindelse med de nedenstående eksemplene0 The present invention will be discussed in more detail in connection with the following examples0

EKSEMPEL 1EXAMPLE 1

I dette eksempel ble en sekundær blysmelting gjennomfort som fol-ger : In this example, a secondary lead melting was carried out as follows:

Okende charger av forskjellige ingredienser ble tilfort toppen av ovnen for dannelse av sjikt i ovnen. Disse bestanddeler omfattet jernskrap, kalksten, kiselsand, slagg, koks og re resirkulerte blyholdige produkter. Den blyholdige andel av hver beskikningssyklus besto av folgende materialer: Increasing charges of different ingredients were added to the top of the oven to form a layer in the oven. These components included iron scrap, limestone, silica sand, slag, coke and recycled lead products. The lead-containing portion of each coating cycle consisted of the following materials:

2,0% fuktighet og 1,0% oksygen ble tilsatt luften som skul-le benyttes i smeltingen. 2.0% moisture and 1.0% oxygen were added to the air to be used in the melting.

'44,7. Nm ./min luft som inneholdt oksygenet og fuktigheten ble innfort ved bunnen av ovnen og passerte gjennom chargen for å reagere med koksen for fremstilling av hydrogen og karbonmonoksyd. Hydrogenet og karbonmonoksyden reduserte blyforbindelsene til metall og oksygenet og luften reagerte med koksen,'slik at det ble opprettholdt en tilstrekkelig hdy temperatur (dvs., fra 1100°C til 1300°C) for smelting av slaggen og matten og for dannelse av smeltet blymetall. '44.7. Nm ./min air containing the oxygen and moisture was introduced at the bottom of the furnace and passed through the charge to react with the coke to produce hydrogen and carbon monoxide. The hydrogen and carbon monoxide reduced the lead compounds to the metal and the oxygen and air reacted with the coke to maintain a sufficiently high temperature (ie, from 1100°C to 1300°C) to melt the slag and mat and to form molten lead metal .

Det ble foretatt reguleringer av jerntilsetningene, slik at full-stendig reduksjon av svovelforbindelsene ble sikret. Forholdene i blyovnen og ved slagg/matte-tappestedet ble brukt som kriterier. De samme kriterier ble brukt for å sikre at det ikke oppsto en potensielt farlig hoy jernverdi. Kalk og kisel ble justert slik at ca„ 85% av slagget besto av jernoksyd, kalk og kisel og slik at andelene av de tre materialer lå i nærheten av 35-40% FeO, 10-20% CaO og 25-35% SiC>2. Slagg/matte ble tappet med interval-ler på 15-20 minutter, primært basert på visuell observasjon gjennom blåseformene. Adjustments were made to the iron additions, so that complete reduction of the sulfur compounds was ensured. The conditions in the lead furnace and at the slag/mat tapping point were used as criteria. The same criteria were used to ensure that a potentially dangerous high iron value did not occur. Lime and silica were adjusted so that approx. 85% of the slag consisted of iron oxide, lime and silica and so that the proportions of the three materials were close to 35-40% FeO, 10-20% CaO and 25-35% SiC> 2. Slag/matte was tapped at intervals of 15-20 minutes, primarily based on visual observation through the blow molds.

Det viste seg at alt dannet hydrogen ble utnyttet for reduksjon av blyforbindelsene til metall. Hydrogeninnholdet i gassen overst i ovnen lå typisk på 0,15%. En tilsvarende verdi ble oppnådd også under kontrollomgangen. It turned out that all the hydrogen formed was used to reduce the lead compounds to metal. The hydrogen content in the gas at the top of the furnace was typically 0.15%. A similar value was also obtained during the control round.

Detaljene ved prosessen og resultatene er gjengitt i sammenlig-ning i tabellen, sammen med data for kontrollomgangen, som ikke ble kjSrt med fuktighet eller oksygentilsetning til luften,, The details of the process and the results are reproduced in comparison in the table, together with data for the control round, which was not run with moisture or oxygen addition to the air.

Kontro11omgang AKontro11round A

I denne omgang ble fremgangsmåten som angitt ovenfor gjentatt, bortsett fra at hverken fuktighet eller oksygen ble tilsatt den luft som ble matet til ovnen. In this instance, the procedure as stated above was repeated, except that neither moisture nor oxygen was added to the air fed to the furnace.

I denne omgang reagerte således luften med koksen for produksjon av karbonmonoksyd og karbondioksyd. Karbonmonoksyd i gassen Sverst i ovnen lå typisk på ca. 1,5 til 3,5%, hvilket svarte til det som ble oppnådd i eksempel 1„ In this round, the air thus reacted with the coke to produce carbon monoxide and carbon dioxide. Carbon monoxide in the gas Sverst in the oven was typically at approx. 1.5 to 3.5%, which corresponded to that obtained in example 1„

Driftsforholdene og resultatene som ble oppnådd er gjengitt i The operating conditions and the results that were achieved are reproduced in

tabellen.the table.

Når fuktighet og oksygen ble tilsatt luften som ble brukt for smelteprosessen, ble fSigende fordeler oppnådd: 1) produksjonen av blymetall ble Skt med 24%, 2) det ble observert lavere gasstemperaturer, 3) de nodvendige koks- og jerntilsetninger for smelteprosessen var redusert med 10,7% hhv. 14,7%. Gjennomsnittlig koksforbruk i Eksempel 1 og Kontrollomgang A var ca. 56,7 kg hhv. ca. 63,5 kg pr. tonn Pb. Gjennomsnittlig jernforbruk i Eksempel 1 og Kontrollomgang A var ca. 139,7 kg hhv. 163,7 kg pr. tonn Pb. When moisture and oxygen were added to the air used for the smelting process, the following advantages were obtained: 1) the production of lead metal was increased by 24%, 2) lower gas temperatures were observed, 3) the necessary coke and iron additions for the smelting process were reduced by 10.7% respectively 14.7%. Average coke consumption in Example 1 and Control Round A was approx. 56.7 kg or about. 63.5 kg per tons of Pb. The average iron consumption in Example 1 and Control round A was approx. 139.7 kg or 163.7 kg per tons of Pb.

EKSEMPEL 2EXAMPLE 2

I denne omgang ble fremgangsmåten ifSlge Eksempel 1 gjentatt ved bruk av blyholdige bestanddeler pr. beskikningssyklus som fSiger: In this round, the procedure according to Example 1 was repeated using lead-containing components per disposal cycle that says:

Ved gjennomfSring av smelteprosessen ble 1,8% fuktighet og 1,8% oksygen tilsatt luften. Luften som inneholdt fuktigheten og oksygenet ble tilfSrt ovnens bunn, som nevnt ovenfor. During the melting process, 1.8% moisture and 1.8% oxygen were added to the air. The air containing the moisture and the oxygen was supplied to the bottom of the oven, as mentioned above.

Detaljer ved og resultatene fra driften er gjengitt i tabellen»Details of and the results from the operation are reproduced in the table»

Kontrollomgang BControl round B

Driftsbetingelsene fra Eksempel 2 ble gjentatt, bortsett fra at hverken fuktighet eller oksygen ble tilsatt luften. Resultatene er gjengitt i tabellen. The operating conditions from Example 2 were repeated, except that neither moisture nor oxygen was added to the air. The results are reproduced in the table.

Også her var blygjenvinningen i Eksempel 2 hoyere enn blygjenvinningen fra Kontrollomgang B. Det viser at tilsetningen av fuktighet og oksygen til luften forer til bedret blygjenvinning. Here, too, the lead recovery in Example 2 was higher than the lead recovery from Control Round B. This shows that the addition of moisture and oxygen to the air leads to improved lead recovery.

I begge eksempler var faktorer som forble i det vesentlige ufor-andret :det gjennomsnittlige driftsmottrykk og blyverdiene i slagget. Videre var hydrogenkonsentrasjonen i gassene ved toppen av ovnen de samme under Eksemplene .og Kontrollomgangene, hvilket tyder på at så å si alt hydrogen som ble produsert i reaksjonen mellom fuktighet og koks ble forbrukt i ovnen. I Eksempel 2 og Kontrollomgang B var mengdene jern og koks som ved Eksempel 1 og Kontrollomgang A. In both examples, factors that remained essentially unchanged were: the average operating back pressure and the lead values in the slag. Furthermore, the hydrogen concentration in the gases at the top of the furnace was the same during the Examples and Control Runs, indicating that virtually all of the hydrogen produced in the reaction between moisture and coke was consumed in the furnace. In Example 2 and Control Round B, the amounts of iron and coke were the same as in Example 1 and Control Round A.

Eksemplene viser fordelene ved innsproyting av fuktighet og oksygen i luftstrålen. Damptilsetningene i Eksemplene var 2,0% hhv.. 1,8%, mens oksygentilsetningene varierte fra 1,0% til 1,8%. Chargen i Eksempel 1 var av en slik art at den forte til en varmere ovn enn chargen ifolge Eksempel 2. Folgelig ble det bruk for en mindre andel oksygen i Eksempel 1 for å opprettholde de onskede temperaturer i smelteregionen. The examples show the advantages of injecting moisture and oxygen into the air jet. The steam additions in the Examples were 2.0% or 1.8%, while the oxygen additions varied from 1.0% to 1.8%. The charge in Example 1 was of such a nature that it led to a hotter furnace than the charge according to Example 2. Consequently, a smaller proportion of oxygen was used in Example 1 to maintain the desired temperatures in the melting region.

For den virkelige verkstesting av fremgangsmåten med fuktighets-og oksygeninnsproyting, ble. forventningene bekreftet ved bruk av en computermodell. Denne modell simulerer driften av en sekundær bly-sjaktovn. Computeromganger anslo virkningen av tilsetning av forskjellige nivåer av fuktighet og oksygen til forbrenningsluft-strommen. For the real factory testing of the method with moisture and oxygen injection, was. expectations confirmed using a computer model. This model simulates the operation of a secondary lead shaft furnace. Computer simulations estimated the effect of adding different levels of moisture and oxygen to the combustion air stream.

Chargene som ble benyttet for computerberegning svarte til chargene fra Eksempel 2. For dette tilfelle ble en oksygeninnsproyting på 1,5%-nivå beregnet som nodvendig for at korrekte temperaturer skal opprettholdes i blåseformområdet. Dette slår gunstig ut i forhold til de 1,8% som ble funnet nodvendige i Eksempel 2. Chargen ifolge Eksempel 1 ble antatt å kreve en mindre oksygen-mengde og det viste seg at dette var tilfelle„ Computermodellen forutsa videre koksbesparelser på 21% og produksjonshastighets-okninger på 19%. Den forutsa videre lavere gasstemperaturer ved toppen av ovnen, jevnere temperaturprofiler i sjakten - begge deler delvis på grunn av en mer effektiv varmeoverforing fra de stigende, varme gassene til den nedadbevegede chargen. The charges used for computer calculation corresponded to the charges from Example 2. For this case, an oxygen injection at a 1.5% level was calculated as necessary for correct temperatures to be maintained in the blow mold area. This works out favorably in relation to the 1.8% that was found necessary in Example 2. The charge according to Example 1 was assumed to require a smaller amount of oxygen and it turned out that this was the case“ The computer model further predicted coke savings of 21% and production rate increases of 19%. It further predicted lower gas temperatures at the top of the furnace, smoother temperature profiles in the shaft - both due in part to more efficient heat transfer from the rising hot gases to the downward moving charge.

På bakgrunn av densemi-kvantitative egenart av de funn som kan ventes fra en slik modell (idet hovedbegrensningen er mangel på noyaktige data), var de resultater som ble oppnådd ved Eksempel 1 og 2 bemerkelsesverdig overensstemmende med modellens funn. On the basis of the semi-quantitative nature of the findings that can be expected from such a model (the main limitation being the lack of accurate data), the results obtained in Examples 1 and 2 were remarkably consistent with the model's findings.

På dette grunnlag ble det bestemt at fuktighetsgehalten kan va-riere fra 1% til 8% og at oksygengehalten tilsvarende kan varie-re fra 0, 5% til 5%. On this basis, it was decided that the moisture content can vary from 1% to 8% and that the oxygen content can correspondingly vary from 0.5% to 5%.

Ved hoyere nivåer ville det produseres storre mengder hydrogen, hvilket ville fore til bedret effekt, som reduksjon av jern- og koksforbruk og ytterligere okning av produksjonshastigheten. At higher levels, larger amounts of hydrogen would be produced, which would lead to improved effects, such as a reduction in iron and coke consumption and a further increase in the production rate.

Men ved hoyere damp- og oksygennivåer kan nedgangen av nod-vendiga koks og jern for sikring av at det ikke råder en redusert tilstand, lett fore til en drastisk reduksjon av koks-sjiktets tykkelse, som kan redusere til tap av de strukturelle funksjoner som kreves av et koks-sjikt. However, at higher steam and oxygen levels, the reduction of necessary coke and iron to ensure that a reduced state does not prevail can easily lead to a drastic reduction in the thickness of the coke layer, which can reduce to a loss of the structural functions required of a coke layer.

Det har vist seg at det foretrukne damptilsetningsområde er 1-5%, mens det foretrukne område for oksygen er ca. 1-3%. It has been found that the preferred steam addition range is 1-5%, while the preferred range for oxygen is approx. 1-3%.

Skjont denne oppfinnelse er beskrevet og illustrert ved de gitte eksempler, er den ikke begrenset til dissec Andre variasjoner og modifikasjoner kan gjennomfores innenfor oppfinnelsens ramme, som angitt i kravene. Although this invention is described and illustrated by the examples given, it is not limited to dissec Other variations and modifications can be carried out within the framework of the invention, as stated in the claims.

Claims

1. Method for producing lead in a secondary lead smelting furnace, comprising coating the smelting furnace with lead-containing material, carbonaceous material, iron and fluxes, blowing air through the smelting furnace for reaction with the carbonaceous material to produce carbon monoxide and for thereby melting and reducing the lead-containing materials and forming molten lead, as well as removing the molten lead from the smelting furnace, characterized by adding from approx. 1 to 8% moisture by weight and from approx. 0.5 to 5% by weight of oxygen to the air, before this is sent through the melting furnace.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the amount of moisture added to the air is from approx. 1 to 5% by weight.

3. Method as specified in claim 1 or claim 2, characterized in that the amount of oxygen added to the air is from approx. 1 to 3% by weight.