DE2819476A1

DE2819476A1 - Lead recovery from used accumulators and process wastes - in redn. furnace fed with air contg. steam and oxygen to raise lead yield

Info

Publication number: DE2819476A1
Application number: DE19782819476
Authority: DE
Inventors: Karl David Libsch; Mannige Vikram Rao
Original assignee: NL Industries Inc
Current assignee: NL Industries Inc
Priority date: 1977-10-17
Filing date: 1978-05-03
Publication date: 1979-11-08

Abstract

The process is for the prodn. of lead from sec. lead in a refining furnace which is fed with materials (I) contg. Pb; a carbonaceous material (IIe; and fluxes. Air is fed into the furnace to react with (II) to obtain CO for melting and reducing (I) to obtain molten Pb which is drawn from the furnace. Before the air is fed into the furnace, 1-8, pref. 1-5 wt % of steam, and 0.5-5, pref. 1-3 wt % oxygen, are added to the air. The process is used for recovering Pb from scrap batteries and process wt. etc. and increases the amt. of Pb recovered.

Description

Verfahren zur Gewinnung von Blei Process for the extraction of lead

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Blei in einer Sekundärbleischmelzanlage, die mit bleihaltigem Material, kohlenstoffhaltigem Material, Eisen und Zuschlägen beschickt und Luft zur Umsetzung mit dem kohlenstoffhaltigen Material zwecks Bildung von Kohlenmonoxid durch die Schmelz anlage geführt werden, um das bleihaltige Material zu schmelzen, zu reduzieren und geschmolzenes Blei zu bilden, das aus der Schmelzanlage abgezogen wird. The invention relates to a method for extracting lead in one Secondary lead smelting plant, which with lead-containing material, carbon-containing material, Iron and aggregates are charged and air to react with the carbonaceous Material are fed through the melting plant for the purpose of forming carbon monoxide, to melt the lead-containing material, to reduce it and to add molten lead form that is withdrawn from the smelter.

In der Vergangenheit ist metallisches Blei am häufigsten durch die Reduktion von Bleierzen oder Erzkonzentraten gewonnen worden. Sulfidische Erze sind die am häufigsten vorkommenden Bleierzlager, wobei diese meistens Zinksulfid als Hauptverunreinigung enthalten. Diese Erze und Erzkonzentrate werden normalerweise abgeröstet, um Sauerstoff enthaltende Verbindungen, wie Bleioxide und Bleisulfate, zu bilden. Diese Bleiverbindungen werden dann in einen Bleihochofen eingebracht und die Bleianteile geschmolzen, um geschmolzenes Blei zu bilden. Die Gegenwart von Zink als Verunreinigung in diesen Erzen und Konzentraten erfordert die Anwendung höchst komplizierter Verfahrensmaßnahmen und den Einsatz stärker reduzierender Mittel, um die Bleianteile in hohem AusmaB zu erhalten. In the past, metallic lead is most commonly used by the Reduction of lead ores or ore concentrates have been extracted. Sulphidic Ores are the most common lead ore deposits, these mostly being zinc sulfide included as the main impurity. These ores and ore concentrates are normally used roasted to remove oxygen-containing compounds, such as lead oxides and lead sulfates, to build. These lead compounds are then placed in a lead furnace and melted the lead portions to form molten lead. The presence of zinc as an impurity in these ores and concentrates requires application highly complicated procedural measures and the use of more reducing agents, in order to preserve the lead content to a high degree.

Eine typische Verbesserung des Primärverfahrens zum Schmelzen von Bleisulfiderzen und -konzentraten, die Zinksulfid als Hauptverunreinigung enthalten, wird in der US-PS 3 243 283 (von John Lumsden, erteilt am 29. März 1966) beschrieben. Darin wird der Betrieb eines Primärbleihochofens erläutert, wonach die Sulfide vor dem Einbringen in den Hochofen in Oxide überführt werden. Durch die Verbrennung von Koks entstandenes Kohlenmonoxid reduziert die Bleioxide nahe dem oberen Teil des Schachts zu Blei. Diese Reaktion ist exotherm. Wenn Zink in der Beschickung vorliegt, wird auch das Zinkoxid durch das Kohlenmonoxid zu Zink reduziert. Der Zinkdampf reduziert wiederum das Bleioxid, wobei diese Reaktion stark exotherm ist. Diese zwei exothermen Reaktionen heben die Temperaturen auf ein derartiges Maß an, daß frühzeitiges Schmelzen bei einigen der Beschickungsbestandteile nahe dem oberen Teil des Schachts auftritt, wonach in dem etwas niedriger liegenden Teil des Schachts ein Wiederverfestigen folgt, was zur Ausbildung von Brücken und Abhängen führt. A typical improvement on the primary process for melting Lead sulphide ores and concentrates containing zinc sulphide as the main impurity; is described in U.S. Patent 3,243,283 (to John Lumsden, issued March 29, 1966). It explains the operation of a primary lead blast furnace, after which the sulphides come before be converted into oxides after being introduced into the blast furnace. By burning Carbon monoxide produced by coke reduces the lead oxides near the top the shaft to lead. This reaction is exothermic. When zinc in the feed is present, the zinc oxide is also reduced to zinc by the carbon monoxide. Of the Zinc vapor in turn reduces the lead oxide, this reaction being highly exothermic. These two exothermic reactions raise the temperatures to such an extent that that premature melting of some of the feed ingredients near the top Part of the shaft occurs, after which in the slightly lower part of the shaft a resolidification what follows on the formation of bridges and Hanging out leads.

Um diese Schwierigkeiten zu beheben, wird in dem oben genannten Patent vorgeschlagen, die Temperatur in den oberen Teilen des Schachts durch die Zugabe von Dampf und vorerhitzter Luft im unteren Teil des Hochofens einzuregulieren. Nach der herkömmlichen Primärschmelzpraxis wird die Temperatur durch Zugabe großer Mengen an Rücklaufschlacke, die als Hitzesenker wirkt, eingeregelt. Bei einem typischen Primärhochofen wird eine Schlackenmenge am Boden im überschuß der Menge an gebildetem Bleirohmetall abgestochen. Die US-PS 3 243 283 beschreibt eine Technik zur Einregulierung der Dampf zugabe, was in einer solchen Weise geschieht, daß selbst unter Anwendung von weniger Rücklaufschlacke (return slag) die Ausbildung von Abhängen vermieden wird. Des weiteren wird angegeben , daß die Anwendung von mindestens 4 W Dampf in der Gebläseluft, die auf mindestens 2000C vorerhitzt worden ist, erforderlich ist, um die Vorteile der verminderten Ausbildung von Abhängen und des herabgesetzten Koksverbrauchs zu erreichen. In order to overcome these difficulties, the patent mentioned above suggested the temperature in the upper parts of the shaft by adding of steam and preheated air in the lower part of the furnace. To conventional primary smelting practice controls the temperature by adding large amounts on return slag, which acts as a heat sink. With a typical Primary blast furnace becomes an amount of slag on the bottom in excess of the amount of formed Raw metal cut off. U.S. Patent 3,243,283 describes a balancing technique the steam admitted what happens in such a way that even using less return slag avoids the formation of slopes will. It is also stated that the use of at least 4 W steam in the fan air that has been preheated to at least 2000C is required, for the advantages of the diminished formation of slopes and the diminished To achieve coke consumption.

Da die größte Verwendung von Blei in der sich mit Batterien befassenden Industrie vorliegt, stellt die Wiedergewinnung und Wiederverwendung von Blei aus Batterien und Batteriealtmaterialien ein absolutes Erfordernis dar. Ein Verfahren zur Wiedergewinnung und Wiederverwendung von Blei wird als sekundäres Bleischmelzen oder -Hochofenverfahren bezeichnet. As the largest use of lead in those dealing with batteries Industry is exhibiting lead recovery and reuse Batteries and waste batteries are an absolute requirement. A process The recovery and reuse of lead is called secondary lead smelting or blast furnace process.

Im Gegensatz zu dem primären Bleischmelzen wird bei dem sekundären Bleihochofen eine Beschickung verwendet, die beträchliche Mengen an Schwefelverbindungen enthält, wie Metallsulfide und -sulfate, wobei die Hauptquelle das Batteriealtmaterial und die Nebenproduktschlacke darstellen. Somit werden beträchtliche Mengen an Gußeisen verwendet, um diese Schwefelverbindungen zu reduzieren. Eisen reduziert ebenfalls einen Teil des Bleioxids zu Blei. In contrast to the primary lead smelting, the secondary Lead furnace uses a feed that contains considerable amounts of sulfur compounds contains, such as metal sulphides and sulphates, the main source being the battery waste material and represent the by-product slag. Thus, there are considerable amounts of cast iron used to reduce these sulfur compounds. Iron also reduces some of the lead oxide to lead.

Etwas von dem Eisen wird oxidiert, um einen Hauptbestandteil der Schlacke zu bilden. Somit spielt Eisen eine sehr bedeutsame und zentrale Rolle bei dem Betrieb des sekundären Hochofens. Die Beschickung enthält ebenfalls Mengen an Bleimetall (im allgemeinen legiert mit Antimon) in Form von Batteriegittern.Some of the iron is oxidized to become a major component of the slag to build. Iron therefore plays a very important and central role in the operation of the secondary furnace. The feed also contains quantities of lead metal (generally alloyed with antimony) in the form of battery grids.

Bei dem sekundären Hochofen scheint die Schmelzzone niedriger zu liegen als sie in der US-PS 3 243 283 im Falle des primären Hochofens verlangt wird. In the secondary furnace, the melting zone appears to be lower than required in U.S. Patent 3,243,283 in the case of the primary blast furnace.

Sehr kleine Mengen an Schlacke werden zu der Beschickung gegeben Häufig wird überhaupt keine Schlacke eingesetzt. Typischerweise beträgt die Menge an von dem sekundären Hochofen an der Sohle abgezogener Schlacke weniger als 20 Gew.-% des gebildeten Bleis. Wesentliche Mengen an Stein werden jedoch gebildet, wobei diese vorwiegend aus Eisensulfiden in typischen Mengen von 30 Gew.-% des gebildeten Bleis zusammengesetzt sind. Very small amounts of slag are added to the feed Often no slag is used at all. Typically the amount is less than 20 in slag withdrawn from the secondary furnace at the bottom % By weight of the lead formed. However, substantial amounts of stone are formed these being formed predominantly from iron sulfides in typical amounts of 30% by weight of the Lead are composed.

Bei der vorliegenden Erfindung wird nun Dampf und Sauerstoff zur Luft gegeben, woraus ein verminderter Roksverbrauch, verminderter Eisenverbrauch und eine erhöhte Bleiherstellung resultiert. Die Luft muß nicht vorerhitzt werden. Dem endothermen Verhalten der Dampf reaktion mit Koks steht die höhere Flammentemperatur der Koksverbrennung, was auf die Sauerstoffanreicherung der Verbrennungsluft zurückgeht, entgegen. Die Rolle des Dampfes bei der Verminderung des Koksverbrauchs ist ohne weiteres durch die Tatsache verständlich, daß die Reaktion des Dampf s mit Koks Wasserstoff entstehen läßt, der ein stärker wirksames Reduktionsmittel für Bleioxid als Kohlenmonoxid ist. Der Mechanismus, wonach der Eisenverbrauch vermindert wird, ist noch nicht vollständig geklärt, obwohl es klar ist, daß der Wasserstoff in ziemlich komplexer Weise die Rolle des Eisens im Hinblick auf drei Funktionen beeinflußt, nämlich 1) bei der Reduktion von Bleioxid, 2) bei der Oxidation des Eisenoxids in einer gewissen anderen Weise, um einen Schlackenbestandteil zu bilden, und 3) bei der Reaktion mit den Schwefelverbindungen, um Eisensulfid zu bilden, wobei es sich um den Hauptbestandteil des Steins handelt, wobei dieser Gesichtspunkt am bedeutungsvollsten ist. Die vorliegende Erfindung befaßt sich vorrangig mit dieser Art von Bleiwiedergewinnungsverfahren. In the present invention, steam and oxygen are now used Given air, resulting in a reduced consumption of coke, reduced consumption of iron and increased lead production results. the Air doesn't have to be be preheated. The endothermic behavior of the steam reaction with coke is available higher flame temperature of the coke combustion, indicating oxygen enrichment the combustion air is decreasing. The role of steam in mitigation of coke consumption is readily understandable by the fact that the reaction of the steam with coke creates hydrogen, which is a more effective reducing agent for lead oxide is than carbon monoxide. The mechanism by which iron consumption decreases is not fully understood, although it is clear that the hydrogen in a rather complex way the role of iron in terms of three functions affects, namely 1) in the reduction of lead oxide, 2) in the oxidation of the Iron oxide in some other way to form a slag component, and 3) in reacting with the sulfur compounds to form iron sulfide, which is the main component of the stone, with this point of view is most meaningful. The present invention is primarily concerned with these Type of lead recovery process.

Die vorliegende Erfindung betrifft also einen verbesserten Sekundärbleischmelzbetrieb, nachdem metallisches Blei aus Batterieplatten und Altmaterial von Batterien wiedergewonnen wird, die sowohl metallisches Blei als auch Verbindungen metallischen Bleis enthalten. Der Schmelzbetrieb wird durch Beschickung der Schmelzanlage mit Batterieplatten und Altmaterial zusammen mit kohlenstoffhaltigem Material, wie Koks, und Eisen und Zuschlägen durchgeführt, wobei Luft durch die Schmelzanlage geleitet wird, um den Koks zur Bildung von Kohlenmonoxid umzusetzen und um eine Temperatur von etwa 1100 bis etwa 13000C in dem Schmelzbereich zu erhalten und aufrechtzuerhalten. Dieses Kohlenmonoxid reduziert die Bleiverbindungen zum Metall, während die Temperatur das Schmelzen der Schlacke, des Steins und des Bleis ermöglicht. Eine ausreichende Menge an Eisen wird hinzugegeben, um Metallsulfidverbindungen zum Metall zu reduzieren und um Eisenoxid als Zuschlag bzw. The present invention thus relates to an improved secondary lead smelting operation, after recovering metallic lead from battery plates and waste material from batteries containing both metallic lead and compounds of metallic lead. The melting operation is started by charging the melting plant with battery plates and waste material along with carbonaceous material such as coke, and iron and Supplements are carried out, whereby air is passed through the smelting plant in order to achieve the Implement coke to form carbon monoxide and around a temperature from about 1100 to about 13000C in the melting range. This carbon monoxide reduces the lead compounds to the metal while the temperature allows the slag, stone and lead to be melted. A sufficient one Amount of iron is added to reduce metal sulfide compounds to the metal and to use iron oxide as an additive or

Flußmittel zu bilden, wobei ein typischer Betrieb 136,2 kg Eisen pro Tonne gebildetes Blei erfordert.To form flux, a typical operation takes 136.2 kg of iron per Requires ton of formed lead.

Bei diesem Verfahren besteht die Verbesserung darin, daß 1 bis 8 Gew.-% Feuchtigkeit in der Luft eingestellt werden, die mit dem Koks reagiert, um Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu bilden, wobei gleichzeitig Sauerstoff in einer Menge von 0,5 bis 5 % der Luft beigegeben wird, um die Temperatur in dem Schmelzbereich aufrechtzuerhalten.In this process, the improvement is that 1 to 8 wt .-% Humidity can be adjusted in the air, which reacts with the coke to create carbon monoxide and to form hydrogen, at the same time oxygen in an amount of 0.5 up to 5% of the air is added to maintain the temperature in the melting range.

Die Zugabe von Feuchtigkeit und Sauerstoff zur Luft verbessert die Wirksamkeit des Schmelzens. The addition of moisture and oxygen to the air improves that Effectiveness of melting.

Dadurchnsird der Koks- und Eisenverbrauch vermindert und das Ausmaß der Bildung von metallischem Blei angehoben.This reduces the consumption of coke and iron and the extent the formation of metallic lead.

Der verminderte Koksverbrauch kann der Tatsache zugeschrieben werden, daß die Reaktion eines Mols Koks mit Sauerstoff in der Luft lediglich ein Mol Kohlenmonoxid bildet, wohingegen die Feuchtigkeit bzw. Nässe ein Mol Wasserstoff zusätzlich zu einem Mol Kohlenmonoxid bildet, wobei beide das Bleioxid reduzieren können. Dadurch erfolgt eine wirksamere Verwendung des Kokses aufgrund des Einführens von Dampf. Die Sauerstoffanreicherung der Luft ist erforderlich, um den endothermen Effekten der Dampfreaktion mit Koks entgegenzuwirken. Die Vermin- derung des Eisenverbrauchs ist bei Testversuchen beobachtet worden. Der Mechanismus kann jedoch einer spekulativen Betrachtung unterliegen. Eisen ist zweifelsfrei unter thermodynamischen Gesichtspunkten zur Reduktion von Bleioxid imstande. Das exakte Ausmaß, nach dem es erfolgreich mit Kohlenmonoxid bei der Reduktion von Bleioxid in Konkurrenz tritt,ist nicht bekannt. Jedoch kann von Wasserstoff, der ein wirksameres Reduktionsmittel als Kohlenmonoxid ist, erwartet werden, daß er die Rolle des Eisens bei der Reduktion von Bleioxid beeinflußt. The reduced coke consumption can be attributed to the fact that the reaction of one mole of coke with oxygen in the air is only one mole of carbon monoxide forms, whereas the moisture or wetness one mole of hydrogen in addition to forms one mole of carbon monoxide, both of which can reduce the lead oxide. Through this more efficient use of the coke occurs due to the introduction of steam. The oxygenation of the air is necessary to the endothermic effects counteract the steam reaction with coke. The min- change iron consumption has been observed in tests. The mechanism can however, are subject to speculative consideration. Iron is undoubtedly below thermodynamic aspects capable of reducing lead oxide. The exact one Extent to which it has been successful with carbon monoxide in the reduction of lead oxide competes is not known. However, hydrogen can be more effective As a reducing agent, carbon monoxide is expected to play the role of iron influenced in the reduction of lead oxide.

Er könnte auch die Rolle des Eisens bei der Bildung von Stein (matte) durch Einwirkung auf den Mechanismus bei der Eisenüberführung zwischen dem Stein und der Schlacke beeinflussen.He could also play the role of iron in the formation of stone (matte) by acting on the mechanism of iron transfer between the stone and affect the slag.

Die erhöhten Herstellungsgeschwindigkeiten sind den schnelleren Durchsatzgeschwindigkeiten zuzuschreiben, was auf die verminderte Koks- und Eisenanwendung und auch auf die allgemein verbesserten Schmelzbedingungen zurückgeht, die hervorgerufen werden durch: (1) die verbesserte Schmelzwirksamkeit des Wasserstoffs im Vergleich zum Kohlenmonoxid, (2) das gleichmäßigere Temperaturprofil, dessen Beibehaltung in dem Schacht erwartet werden kann, und (3) die niedrigeren Gichtgastemperaturen. The increased manufacturing speeds are the faster throughput speeds to attribute what to the decreased coke and iron use and also to the generally improved melting conditions, which are caused by: (1) the improved melting efficiency of hydrogen compared to carbon monoxide, (2) the more uniform temperature profile expected to be maintained in the well and (3) the lower furnace gas temperatures.

Bei der Durchführung eines sekundären Bleibetriebs in einem konventionellen Ofen des Schachttyps ist es üblich, zunehmende Beschickungen an Batteriealtmaterial und Bleiverbindungen dem oberen Teil des Schachtofens zusammen mit anderen Bestandteilen, wie Kalkstein, Sand, Eisenschrott, Nebenproduktschlacke (by-product drosses), Schlacken und Koks, wie es der Betrieb erfordert, einzubringen. When performing a secondary lead operation in a conventional one Well-type furnaces are used to handle increasing loads of waste battery material and lead compounds to the upper part of the shaft furnace together with other components, such as limestone, sand, scrap iron, by-product slag (by-product drosses), slag and coke as the operation requires.

Die Beschickung enthält kleine Anteile an nichtreduzierbarem Oxid, Schwefelverbindungen und kleinere Anteile anderer Metalle, wie Antimon, Kupfer und dergleichen. Zuschläge, wie Kalkstein und Siliciumdioxid, werden hinzugegeben, um mit dem Eisenoxid und den nicht-reduzierbaren Oxiden zu reagieren, um eine niedrig schmelzende Schlacke zu bilden. Eisen wird hinzugegeben, um Eisenoxid zu bilden und um mit den Schwefelverbindungen zu reagieren, um Eisensulfid zu bilden, das schließlich in dem Stein vorliegt. Sowohl die Schlacke als auch der Stein werden in dem geschmolzenen Zustand von dem Ofen entfernt. Das gebildete metallische Blei enthält oft kleine Mengen an anderenoben erwähnten Metallen. The feed contains small amounts of non-reducible oxide, Sulfur compounds and smaller amounts of other metals, such as antimony, copper and like that. Aggregates, such as limestone and silica, are added to to react with the iron oxide and the non-reducible oxides to a low to form melting slag. Iron is added to form iron oxide and to react with the sulfur compounds to form iron sulfide, the finally present in the stone. Both the slag and the stone become removed from the furnace in the molten state. The formed metallic lead often contains small amounts of the other metals mentioned above.

Eine typische Beschickung hat ein Gesamtgewicht von etwa 3265 kg (7200 lbs) an Blei enthaltenden Bestandteilen, wie Batterieplatten, Flammofenschlacke, verfeinernden und anderen Nebenproduktschlacken bzw. Abstichen (drosses), zurückgeführtem Gichtstaub und Altmaterial der Batterieherstellung. Der Koks und das Eisen schwanken im Hinblick auf die Anteile der genannten Bestandteile. Z.B. wird eine größere Menge an Eisen erforderlich sein, um den Schwefel zu fixieren, wenn ein höherer Anteil an sulfidischer Schlacke vorliegt. Ein erhöhter Anteil an Eisen wird ebenfalls erforderlich sein, wenn frisch aus dem Gehäuse herausgeschnittene Metallplatten verwendet werden, da es zu erwarten ist, daß ein größerer Anteil an Schwefelsäure in diesem Fall vorliegt, was im Gegensatz zu dem Fall von Platten zu sehen ist, in dem diese einer regen Wasserauslaugung oder anderen Auswitterungsmaßnahmen unterzogen werden. A typical load has a total weight of approximately 3265 kg (7200 lbs) of lead-containing components such as battery plates, furnace slag, refining and other by-product slags or tapping (drosses), recycled Gout dust and waste material from battery production. The coke and iron sway with regard to the proportions of the components mentioned. E.g. a larger amount will be of iron may be required to fix the sulfur, if a higher proportion is present on sulfidic slag. An increased proportion of iron is also required if metal plates freshly cut from the housing are used, since it is to be expected that a larger proportion of sulfuric acid is present in this case, which can be seen in contrast to the case of panels in which this one rain Subjected to water leaching or other weathering measures.

Eine typische Beschickung, wie z.B. nach dem Beispiel 1, wird die folgenden Mengen enthalten: 1633 kg (3600 lbs) Batterieplatten, 635 kg (1400 lbs) Bleiverbindungen-Altmaterial, 454 kg (1000 lbs) zurückgeführter Gichtstaub, 544 kg (1200 lbs) Nebenproduktschlacken, 40,8 kg (90 lbs) Siliciumdioxidsand, 49,8 kg (110 lbs) (gebrannter) Kalk, 362 kg (800 lbs) Rücklaufschlacke, 54,4 kg (120 lbs) verschrotteter (shredded) Stahl, 192,5 kg (425 lbs) Gußeisen und 149 kg (330 lbs) Koks. Die hinzugegebene Menge an Stahl und Eisen reicht aus, um Eisenoxid der Schlacke zu bilden und um die sulfidischen Verbindungen zum Metall zu reduzieren. Es können etwa 30 Chargen pro 24-Stundentag erwartet werden. A typical charge, such as according to Example 1, will be the Contains the following quantities: 1633 kg (3600 lbs) battery plates, 635 kg (1400 lbs) Lead Compound Scrap, 454 kg (1000 lbs) of Recycled Gout Dust, 544 1200 lbs. (1200 lbs) byproduct slags, 90 lbs. (40.8 kg) silica sand, 49.8 kg (110 lbs) (quick) lime, 362 kg (800 lbs) return slag, 54.4 kg (120 lbs) shredded steel, 192.5 kg (425 lbs) cast iron and 149 kg (330 lbs) Coke. The added amount of steel and iron is enough to make iron oxide of the slag to form and to reduce the sulfidic compounds to the metal. It can about 30 batches per 24 hour day are expected.

Die Zuschläge werden in solchen Mengen hinzugegeben, daß die hochschmelzenden, nicht-reduzierbaren Oxide auf etwa 10 bis 20 Gew.-% der Schlacke verdünnt,und dadurch die folgenden Eigenschaften optimiert werden: 1) niedriger Schmelzpunkt zur Erleichterung des Schmelzens und des Entfernens, 2) niedrige Dichte zur Erleichterung der Abtrennung von der Steinschicht, 3) niedrige Viskosität, um es den Bleitröpfchen zu ermöglichen, unter einem Minimum an Einschluß zu sinken, 4) Schlackenneutralität und 5) hoher Aktivitätskoeffizient des PbO in der Schlacke, um ein Minimum von gelöstem PbO unter beliebigen gegebenen Reduktionsbedingungen zu haben. Anzustrebende Schlackenzusammensetzungen liegen, unter Beachtung der vorstehenden Ausführungen, in unmittelbarer Nähe von 25 bis 50 % FeO, 5 bis 20 % CaO und 20 bis 40 % SiO2, wobei die anderen 10 bis 20 % ausmachenden Bestandteile im wesentlichen aus nicht-reduzierbaren Oxiden zusammengesetzt sind. Wenn die Summe der drei Haupt- bestandteile bedeutena von 85 % der gesamten Schlacke abweicht, werden Veränderungen der Flußmittelbestandteile entsprechend vorgenommen, um die Anteile des CaO, SiO2 und des FeO, die vorliegen, zu vermindern oder zu erhöhen. The surcharges are added in such quantities that the high-melting, non-reducible oxides are diluted to about 10 to 20% by weight of the slag, and thereby the following properties are optimized: 1) low melting point for ease melting and removal, 2) low density for ease of separation from the stone layer, 3) low viscosity to allow the lead droplets to to decrease below a minimum of inclusion, 4) slag neutrality and 5) higher Activity coefficient of PbO in the slag, below a minimum of dissolved PbO to have any given reduction conditions. Desired slag compositions are, taking into account the above statements, in the immediate vicinity of 25 to 50% FeO, 5 to 20% CaO and 20 to 40% SiO2, with the other 10 to 20 % constituting constituents essentially composed of non-reducible oxides are. If the sum of the three main components mean of 85% of the total slag deviates, changes in the flux components will occur made accordingly in order to reduce the proportions of CaO, SiO2 and FeO that are present to decrease or increase.

Es sollte sorgfältig während des Betriebs darauf geachtet werden, daß der Ofen weder zuviel Koks noch zu wenig Koks enthält. Care should be taken during operation to ensure that that the furnace neither contains too much coke nor too little coke.

Zink liegt in den Zugabematerialien bei dem sekundären Bleischmelzbetrieb nicht vor-oder höchstens in minimalen Mengen,so daß dadurch keine Schwierigkeiten auftreten, die beim Einsatz von Zink als eine Verunreinigung zu überwinden wären. Zinc is in the feed materials at the secondary lead smelter not before or at most in minimal amounts, so that this poses no difficulties occur that would have to be overcome if zinc were used as an impurity.

Wenn ein sekundärer Bleischmelzbetrieb in Abwesenheit von Feuchtigkeit durchgeführt wird, reagiert die Luft mit Kohlenstoff in dem Koks, um Kohlenmonoxid und Kohlendioxid zu bilden. Das erstere Oxid reduziert die Bleioxide zu Blei. When a secondary lead smelting operation in the absence of moisture is carried out, the air reacts with carbon in the coke to form carbon monoxide and to form carbon dioxide. The former oxide reduces the lead oxides to lead.

Wenn jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung Feuchtigkeit in der Luft vorliegt, tritt die Reaktion zwischen Wasser und Kohlenstoff auf, um Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu bilden. Der gebildete Wasserstoff ist ein wesentlich stärker wirkendes Reduktionsmittel von Bleioxid als Kohlenmonoxid. Dieses wird durch die Tatsache gezeigt, daß praktisch der gesamte gebildete Wasserstoff in dem Ofen verbraucht wird, während lediglich ein Teil des gebildeten Kohlenmonoxids nach den früheren Verfahren verbraucht wird. However, according to the present invention, if moisture is present in the When air is present, the reaction between water and carbon occurs to form carbon monoxide and to form hydrogen. The hydrogen formed is much stronger acting reducing agent of lead oxide as carbon monoxide. This is made possible by the Fact that practically all of the hydrogen formed is consumed in the furnace is while only a part of the carbon monoxide formed after the earlier Procedure is consumed.

Der Sauerstoff wird der Luft beigegeben, um eine höhere Flammentemperatur bei der Verbrennung mit Koks zu erhalten und um dem endothermen Verhalten der Reaktion der Feuchtigkeit mit dem Koks entgegenzuwirken. The oxygen is added to the air to make a higher Maintain flame temperature when burning with coke and around the endothermic Behavior to counteract the reaction of moisture with the coke.

Ein Gesichtspunkt, der bei der Abschätzung der Sauerstoffanreicherung, die während des Betriebsversuchs erforderlich war, beachtet wurde und ein Gesichtspunkt, der in der tatsächlichen Praxis eine Rolle spielt, war die Temperatur des Bleis, wenn es aus der Bleiquelle (well) heraustritt. Diese Temperatur sollte genommen werden, wenn daL Blei in einem kontinuierlichen Strom fließt, was immer zur gleichen Zeit im Hinblick auf den Zeitpunkt des Abstechens der Schlacke gilt. Diese Temperatur ist ein gutes relatives Maß der Temperatur in der Schmelzzone. A point of view that has to be taken into account when estimating the oxygen enrichment, which was required during the operational test was observed and a point of view, which plays a role in actual practice was the temperature of the lead, when it emerges from the lead source (well). This temperature should be taken if the lead flows in a continuous stream, it is always the same Time with regard to the time of tapping the slag applies. This temperature is a good relative measure of the temperature in the melt zone.

Tatsächlich wurden Bleiquellentemperaturen in dem Bereich von 880 bis 9250C gesucht, die durch die Einregulierung der Sauerstoffanreicherung aufrechterhalten wurden.In fact, lead source temperatures have been in the range of 880 sought to 9250C, which is maintained by regulating the oxygenation became.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung noch detaillierter erläutern. The following examples are intended to complete the present invention explain in more detail.

Beispiel 1 Bei diesem Beispiel wurde ein Sekundärbleischmelzver falzen tatsächlich wie folgt durchgeführt: Anteilige Beschickungen verschiedener Bestandteile wurden oben dem Ofen zugeführt, um Schichten in dem Ofenbett zu bilden. Diese Bestandteile erfaßten Alteisen, Kalkstein, Siliciumdioxidsand, Schlacke, Koks und im Kreislauf zurückgeführte Blei enthaltende Erzeugnisse. Der Blei enthaltende Anteil jeden Beschickungszyklusses bestand aus den folgenden Bestandteilen: Bestandteile kg (pounds) Batterieplatten 1633 (3600) Bleiverbindungen enthaltendes 635 (1400) Altmaterial zurückgeführter Gichtstaub 453,6 (1000) Nebenproduktschlacke 544,3 (1200) 2 % Feuchtigkeit und 1 % Sauerstoff wurden der Luft zugegeben, die bei dem Schmelzbetrieb zu verwenden war.Example 1 In this example a secondary lead fusion seam was seamed actually carried out as follows: Proportional charges of various ingredients were fed to the top of the furnace to form layers in the furnace bed. These components captured scrap iron, limestone, silica sand, slag, coke and in the cycle recycled lead containing products. The lead content of each feed cycle consisted of the following components: Components kg (pounds) Battery plates 1633 (3600) 635 (1400) scrap material containing lead compounds recycled blast furnace dust 453.6 (1000) by-product slag 544.3 (1200) 2% moisture and 1% oxygen was added to the air to be used in the smelting operation was.

44,74n3/min (1580 scfm) Sauerstoff und Feuchtigkeit enthaltende Luft wurden an der Sohle des Ofens eingeführt, die durch die Beschickung trat, um mit dem Koks zu reagieren und um Wasserstoff und Kohlenmonoxid zu bilden. Der Wasserstoff und das Kohlenmonoxid reduzierten die Bleiverbindungen zum Metall. Air containing 44.74n3 / min (1580 scfm) oxygen and moisture were introduced at the bottom of the furnace, which passed through the loading in order to be able to use react with the coke to form hydrogen and carbon monoxide. The hydrogen and the carbon monoxide reduced the lead compounds to the metal.

Und der Sauerstoff und die Luft reagierten mit dem Koks, um eine Temperatur zu erhalten, die hoch genug war (d.h. von 1100 bis 13000C), um die Schlacke und den Stein zu schmelzen und um geschmolzenes Bleimetall zu bilden.And the oxygen and the air reacted with the coke to set a temperature that was high enough (i.e. from 1100 to 13000C) to remove the slag and to melt the stone and to form molten lead metal.

Die Einregulierung der Eisenzugaben wurde so vorgenommen, daß die vollständige Reduktion der Schwefelverbindungen sichergestellt war. Die Bedingungen der Bleiquelle (lead well) und des Schlacken/ Stein-Abstichs wurden als entscheidende Kriterien herangezogen. Die gleichen Kriterien wurden genutzt, um sicherzustellen, daß eine möglicherweise gefährliche Hocheisenbedingung (high iron condition) nicht auftrat. Kalk- und Siliciumdioxidzugaben wurden so eingeregelt, daß näherungsweise 85 % der Schlacke aus Eisenoxid, Kalk und Siliciumdioxid be- standen,und des weiteren so, daß deren Verhältnisse in der Nähe von etwa 35 bis 40 % FeO, 10 bis 20 % CaO und 25 bis 35 % SiO2 lagen. Schlacke/Stein wurde in Intervallen von 15 bis 20 Minuten abgestochen, was vorrangig auf einer visuellen Beobachtung durch die Winddüsen basiert. The iron additions were adjusted so that the complete reduction of the sulfur compounds was ensured. The conditions the lead well and the slag / stone tapping were considered crucial Criteria used. The same criteria were used to ensure that a potentially dangerous high iron condition is not occurred. Lime and silica additions were adjusted so that approximately 85% of the slag consists of iron oxide, lime and silicon dioxide stood, and further so that their proportions are in the vicinity of about 35 to 40% FeO, 10 up to 20% CaO and 25 to 35% SiO2. Slag / stone was added at intervals of 15 to 20 minutes tapped, which is primarily based on visual observation the tuyere based.

Es wurde gefunden, daß der gesamte gebildete Wasserstoff ausgenutzt wurde, um die Bleiverbindungen zum Metall zu reduzieren. Typischerweise lag der Wasserstoff des Gichtgases in der Nähe von 0,15 %. Eine ähnliche Zahl wurde während des Kontrollversuchs ebenso erhalten. It has been found that all of the hydrogen formed is used to reduce the lead compounds to the metal. Typically the Hydrogen of the furnace gas close to 0.15%. A similar number was made during of the control experiment was also obtained.

Die Betriebseinzelheiten und die erhaltenen Ergebnisse wurden verglichen und werden in der Tabelle zusammen mit dem Kontrollversuch wiedergegeben, bei dem keine Feuchtigkeit eingesetzt wurde und keine Sauerstoff zugaben zu der Luft erfolgten. The operational details and the results obtained were compared and are given in the table together with the control experiment in which no moisture was used and no oxygen was added to the air.

Kontrollversuch A Bei diesem Versuch wurde die oben beschriebene Verfahrensweise mit der Ausnahme wiederholt, daß weder Feuchtigkeit noch Sauerstoff zu der Luft, die in den Ofen eingeführt wurde, hinzugegeben wurde.Control Experiment A In this experiment, the procedure described above was followed repeated except that neither moisture nor oxygen add to the air, introduced into the oven.

Bei diesem Versuch reagierte daher die Luft mit dem Koks, um Kohlenmonoxid und Kohlendioxid zu bilden. Kohlenmonoxid in dem Gichtgas lag typischerweise in dem Bereich von 1,5 bis 3,5 %, der dem im Beispiel 1 erhaltenen ähnlich war, vor. In this experiment, therefore, the air reacted with the coke to form carbon monoxide and to form carbon dioxide. Carbon monoxide in the furnace gas was typically in the range of 1.5 to 3.5% similar to that obtained in Example 1.

Die Betriebsbedingungen und die erhaltenen Ergebnisse werden wiederum in der Tabelle wiedergegeben. The operating conditions and the results obtained are again reproduced in the table.

Wenn die Feuchtigkeit und der Sauerstoff zu der bei dem Schmelzbetrieb eingesetzten Luft gegeben wurden, wurden die folgenden Vorteile erzielt: 1) die Herstellung von metallischem Blei wurde um 24 % angehoben, 2) niedrigere Gichtgastemperaturen wurden beobachtet, 3) der Koks und das Eisen, die für den Schmelzbetrieb erforderlich sind, wurden auf 10,7 bzw. 14,7 % herabgesetzt. Die durchschnittlichen Koksanwendungen in Beispiel 1 und beim Kontrollversuch A betrugen 56,7 kg (125 lbs) bzw. 63,5 kg (140 lbs) pro Tonne Pb. Die durchschnittlichen Eisenanwendungen im Beispiel 1 und im Kontrollversuch A betrugen 139,8 kg (308 lbs) bzw. 163,9 kg (361 lbs) pro Tonne Pb. When the humidity and oxygen are too low in the melting operation were given the following advantages: 1) the Metallic lead production increased by 24%, 2) lower furnace gas temperatures were observed 3) the coke and the iron required for the smelting operation were reduced to 10.7 and 14.7%, respectively. The average coke uses Example 1 and Control A were 56.7 kg (125 lbs) and 63.5 kg, respectively (140 lbs) per ton of Pb. The average iron applications in Example 1 and Control A were 139.8 kg (308 lbs) and 163.9 kg (361 lbs) per ton, respectively Pb.

Beispiel 2 Bei diesem Beispiel wurde die Verfahrensweise des Beispiels 1 wiederholt, wobei Blei enthaltende Bestandteile pro Beschickungszyklus wie folgt verwendet wurden: Bestandteile kg (pounds) Batterieplatten 1996 (4400) Bleiverbindungen enthaltendes 725,8 (1600) Altmaterial rückgeführter Gichtstaub 453,6 (1000) Nebenproduktschlacken 90,7 (200) Bei der Durchführung dieses Versuchs wurden 1,8 % Feuchtigkeit und 1,8 % Sauerstoff der Luft zugegeben. Die Feuchtigkeit und Sauerstoff enthaltende Luft wurde, wie oben beschrieben, dem unteren Teil des Ofens zugegeben.Example 2 In this example, the procedure of the example was followed 1 repeated with lead-containing ingredients per feed cycle as follows were used: Components kg (pounds) battery plates 1996 (4400) lead compounds containing 725.8 (1600) waste material recycled blast furnace dust 453.6 (1000) by-product slags 90.7 (200) When performing this experiment, 1.8% moisture and 1.8% % Oxygen added to the air. The air containing moisture and oxygen was added to the lower part of the oven as described above.

Die Betriebseinzelheiten und die erhaltenen Ergebnisse werden in der Tabelle gezeigt. The operational details and the results obtained are shown in shown in the table.

Kontrollversuch B Die Betriebsbedingungen des Beispiels 2 wurden mit der Ausnahme erneut gewählt, daß weder Feuchtigkeit noch Sauerstoff zu der Luft gegeben wurden.Control Experiment B The operating conditions of Example 2 were with re-selected the exception that neither moisture nor oxygen is added to the air were given.

Die Ergebnisse werden ebenfalls von der Tabelle erfaßt.The results are also recorded in the table.

Wiederum ist die Bleviedergewinnung des Beispiels 2 höher als die Bleiwiedergewinnung beim Kontrollversuch B. Dies zeigt, daß die Zugabe von Feuchtigkeit und Sauerstoff zu der Luft zu einer verbesserten Bleirückgewinnung führt. Again, the lead recovery of Example 2 is higher than that Lead recovery in Control B. This shows that the addition of moisture and oxygen to the air results in improved lead recovery.

In beiden Beispielen waren die Faktoren, die im wesentlichen unverändert blieben, der durchschnittliche Betriebsgegendruck und die Bleiwerte in der Schlacke. Des weiteren war die Wasserstoffkonzentration in den Gichtgasen während der Durchführung des Beispiels und der Kontrollversuche gleich, was anzeigt , daß im wesentlichen sämtlicher bei der Reaktion von Feuchtigkeit mit Koks gebildeter Wasserstoff in dem Ofen verbraucht wurde. Im Beispiel 2 und im Kontrollversuch B waren die Mengen an Eisen und Koks jenen im Beispiel 1 und im Kontrollversuch A verwendeten ähnlich. In both examples, the factors that were essentially unchanged remained, the average operating back pressure and the lead values in the slag. Furthermore, the hydrogen concentration in the furnace gases was during the execution of the example and the control experiments are the same, indicating that essentially all hydrogen formed in the reaction of moisture with coke in has been used up in the oven. In Example 2 and Control B, the amounts were on iron and coke similar to those used in Example 1 and Control A.

Die Beispiele demonstrieren die Vorteile, die durch die Zufuhr von Dampf und Sauerstoff in die Gebläseluft erreicht werden. Die Dampfzugabe in den Beispielen betrug 2,0 % und 1,8 %, während der Sauerstoff von 1,0 bis 1,8 % variiert wurde. Die Beschickung beim Beispiel 1 war so gewählt worden, daß ein heißerer Ofen als beim Beispiel 2 erhalten wurde. Folglich wurde beim Beispiel 1 eine geringere Menge an Sauerstoff benötigt, um die gewünschten Temperaturen in dem Schmelzbereich aufrechtzuerhalten. The examples demonstrate the benefits of taking Steam and oxygen can be achieved in the forced air. The addition of steam to the Examples was 2.0% and 1.8%, while the oxygen varied from 1.0 to 1.8% became. The feed in Example 1 was chosen so that a hotter oven than was obtained in Example 2. As a result, Example 1 became less Amount of oxygen needed to maintain the desired temperatures in the melting range maintain.

Vor dem tatsächlichen Betriebsversuch des Konzepts der Feuchtigkeits/Sauerstoff-Zugabe wurde das Vertrauen in die Natur der zu erwartenden Ergebnisse durch Verwendung eines Computermodells erreicht. Dieses Modell simulierte die Wirkung eines sekundären Blei hochofens. Der Computerbetrieb ließ die Effekte der Zugabe verschiedener Niveaus der Feuchtigkeit und des Sauerstoffs zu dem Verbrennungsluftstrom berechnen. Before actually attempting to operate the concept of moisture / oxygen addition has been given confidence in the nature of the expected results through use of a computer model. This model simulated the effect of a secondary Lead furnace. The computer operation let the effects of adding different levels calculate the humidity and oxygen to the combustion air stream.

Die Beschickung, die bei der Computerberechnung eingesetzt wurde, war der des Beispiels 2 ähnlich. The feed that was used in the computer calculation, was similar to that of Example 2.

In diesem Fall wurde eine Sauerstoffzugabe mit einem Niveau von 1,5 % als erforderlich berechnet, um die zweckmäßigen Temperaturen in dem Winddüsenbereich aufrechtzuerhalten. Dieses steht in einem günstigen Vergleich mit dem Wert von 1,8 %, der tatsächlich beim Beispiel 2 als notwendig gefunden wurde. Von der Beschickung des Beispiels 1 wurde erwartet, daß sie eine niedrigere Menge an Sauerstoff erfordert.In this case, an oxygen addition was made at a level of 1.5 % calculated as required to achieve the appropriate temperatures in the nozzle area maintain. This compares favorably with the value of 1.8 %, which was actually found to be necessary in example 2. From the loading Example 1 was expected to require a lower amount of oxygen.

Dieses wurde in dem Fall tatsächlich gefunden. Das Computermodell sagte des weiteren Kokseinsparungen von 21 % und einen Anstieg in der Produktionsgeschwindigkeit von 19 % voraus. Des weiteren sagte es niedrigere Gichtgastemperaturen und gleichmäßigere Temperaturprofile in dem Schacht voraus, wobei beides auf eine wirksamere Überführung von Hitze von den steigenden heißen Gases auf die niederkommende Beschickung zurückgeht.This was actually found in the case. The computer model further said coke savings of 21% and an increase in production speed of 19% ahead. It also said lower furnace gas temperatures and more uniform ones Temperature profiles in the shaft advance, both of which point to a more effective transfer of heat from the rising hot gas due to the falling feed.

Bei der gegebenen halb-quantitativen Natur der aufgefundenen Ergebnisse, die bei einem solchen Modell zu erwarten waren (der primären Begrenzung mangelt es an genauen Daten) standen die in den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Ergebnisse in einer beachtenswerten Übereinstimmung mit den gefundenen Werten des Modells. Aus dieser Arbeit wurde bestimmt, daß die Feuchtigkeit von 1 bis 8 % und der entsprechende Sauerstoffwert von 0,5 bis 5 % schwanken kann. Given the semi-quantitative nature of the results found, that would be expected in such a model (the primary limitation is lacking the results obtained in Examples 1 and 2 were on precise dates in a remarkable correspondence with the values found in the model. From this work it was determined that the humidity is from 1 to 8% and the equivalent Oxygen value can fluctuate from 0.5 to 5%.

Bei höheren Konzentrationen würden größere Mengen an Wasserstoff gebildet, die zu verbesserten Wirkungen führen würden, wie eine Abnahme des Eisen-und Koksverbrauchs und des weiteren ein Anstieg der Produktionsgeschwindigkeit. Jedoch könnten bei höheren Niveaus des Dampfes und des Sauerstoffs die Abnahmen an Koks und Eisen, die erforderlich sind, um sicherzustellen, daß sich eine überreduzierte Bedingung nicht durchsetzt, sehr wohl zu einer drastischen Verminderung der Stärke des Koksbetts führen, was zu einem Verlust von strukturellen Funktionen, die bei einem Koksbett gefordert werden, führen würde. At higher concentrations there would be larger amounts of hydrogen formed, which would lead to improved effects, such as a decrease in iron and Coke consumption and, furthermore, an increase in the speed of production. However at higher levels of steam and oxygen the decreases in coke could be and iron, which are necessary to ensure that one is over-reduced Condition not enforced, very likely to result in a drastic decrease in strength of the coke bed, leading to a loss of structural functions that contribute to a coke bed would be required.

Es ist gefunden worden, daß der bevorzugte Bereich der Dampfzugabe etwa 1 bis 5 % ist, während für Sauerstoff der Wert von etwa 1 bis 3 % bevorzugt wird. It has been found that the preferred range of steam addition is about 1 to 5%, while for oxygen the value of about 1 to 3% is preferred will.

T A B E L L E Beispiel 1 Kontrollversuch A Beispiel 2 Kontrollversuch B dem Ofen zugegebene Luft in Nm³ (scfm) 44,74 (1580) 44,74 (1580) 44,74 (1580) 44,74 (1580) durchschnittlicher Gegendruck in cm (ins.) 76,2 (30) 76,2 (30) 60,96 (24) 73,66 (29) zu der Gebläseluft gegebene Feuchtigkeit in % 2,0 0 1,8 0 zur Gebläseluft gegebener Sauerstoff in % 1,0 0 1,8 0 Bleiproduktionsgeschwindigkeit (Tonnen/Tag) 86 69 99 79T A B E L L E Example 1 Control Experiment A Example 2 Control Experiment B Air added to the furnace in Nm³ (scfm) 44.74 (1580) 44.74 (1580) 44.74 (1580) 44.74 (1580) average back pressure in cm (ins.) 76.2 (30) 76.2 (30) 60.96 (24) 73.66 (29)% moisture added to the fan air 2.0 0 1.8 0 to the fan air given oxygen in% 1.0 0 1.8 0 lead production rate (tons / day) 86 69 99 79

Claims

Process for the extraction of lead Patent claims 1. Process for Extraction of lead in a secondary smelting plant, which is made with lead-containing material, carbonaceous material, iron and aggregates charged and air to implement with the carbonaceous material for the purpose of carbon monoxide formation by the Melting plant to be guided to melt the lead-containing material to reduce and thereby forming molten lead withdrawn from the smelter it is not noted that the air before it passes through the smelting plant about 1 to 8 wt .-% moisture and about 0.5 to 5 wt .-% oxygen added will.

2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that about 1 to 5 wt .-% moisture is added to the air.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that about 1 to 3 wt .-% oxygen is added to the air.