EA026836B1

EA026836B1 - Способ обработки шлаков цветной металлургии

Info

Publication number: EA026836B1
Application number: EA201491800A
Authority: EA
Inventors: Юсси Лиипо; Пекка Курки; Маделейне Шейдема; Майя-Лена Метсяринта
Original assignee: Оутотек (Финлэнд) Ой
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2017-05-31
Also published as: PH12014502185A1; US9435005B2; CL2014002734A1; EP2839045A4; CN104302792A; ES2649939T3; JP2015519473A; FI124912B; BR112014025399B1; EP2839045B1; KR101629598B1; EP2839045A1; WO2013156676A1; FI20125410L; BR112014025399A2; MX2014012467A; CA2868052A1; PL2839045T3; EA201491800A1; AP2014008003A0

Abstract

Изобретение относится к способу обработки шлаков цветной металлургии, содержащих железо и ценные металлы, с целью получения чистого шлака, не содержащего вредных веществ и ценных металлов и подходящего в том виде, в котором его получают, для использования в качестве сырья или строительного материала. Шлак восстанавливают восстановителями (19) в печи (18) для восстановительной плавки таким образом, что по меньшей мере 5% железа, содержащегося в шлаке, восстанавливается до металла. В то же время некоторые ценные металлы, такие как цинк, свинец, мышьяк и кадмий, переходят в парообразное состояние. Содержимое печи (18) для восстановительной плавки непрерывно перемешивают для предотвращения отделения от шлака металлической фазы. Получаемую смесь (21) шлака и металла сливают из печи (18) для восстановительной плавки, охлаждают, дробят и измельчают до получения частиц малых размеров. Наконец, металлическую фракцию (26) отделяют от чистого шлака (25).

Description

(57) Изобретение относится к способу обработки шлаков цветной металлургии, содержащих железо и ценные металлы, с целью получения чистого шлака, не содержащего вредных веществ и ценных металлов и подходящего в том виде, в котором его получают, для использования в качестве сырья или строительного материала. Шлак восстанавливают восстановителями (19) в печи (18) для восстановительной плавки таким образом, что по меньшей мере 5% железа, содержащегося в шлаке, восстанавливается до металла. В то же время некоторые ценные металлы, такие как цинк, свинец, мышьяк и кадмий, переходят в парообразное состояние. Содержимое печи (18) для восстановительной плавки непрерывно перемешивают для предотвращения отделения от шлака металлической фазы. Получаемую смесь (21) шлака и металла сливают из печи (18) для восстановительной плавки, охлаждают, дробят и измельчают до получения частиц малых размеров. Наконец, металлическую фракцию (26) отделяют от чистого шлака (25).

Область техники

Изобретение относится к способу обработки шлаков цветной металлургии, содержащих железо и ценные металлы, с целью получения чистого фаялитового песка, который не содержит вредных веществ и ценных металлов и подходит для применения в качестве сырья или строительного материала.

Уровень техники

Шлаки цветной металлургии получают в виде побочного продукта в результате плавления концентрата или конвертирования штейна с целью отделения металлической фракции от ненужных фракций. Шлак главным образом состоит из смеси оксидов металлов и оксидов кремния, но также может содержать сульфиды металлов и металлы в элементарной форме.

Например, шлак, сливаемый из печи для взвешенной плавки меди, может содержать в зависимости от типа сырья, например, магнетит, фаялит, цинк, медь, свинец, мышьяк, кадмий и никель. В настоящее время шлак очищают либо восстановлением в электрической печи, либо применяя методику концентрирования шлака. После такой очистки шлак все еще содержит, в зависимости от вида обработки и типа сырья, от приблизительно 0,3 до 1% меди, от приблизительно 1 до 4% цинка, от приблизительно 0,1 до 0,4% свинца и от приблизительно 0,1 до 0,2% мышьяка. Потеря таких количеств меди и цинка, отбрасываемых со шлаком, экономически невыгодна. Кроме того, шлаковые отходы, извлекаемые из концентратора шлака, состоят из очень мелких частиц, размер зерна которых составляет менее 0,125 мм. Таким образом, при захоронении шлака вредные вещества, содержащиеся в шлаке, могут выщелачиваться, то есть могут создавать угрозу для окружающей среды.

Очень часто шлаковые отходы еще содержат ценные металлы и вредные вещества, которые могут превращать шлак в проблемный отход, неподходящий для утилизации. Захоронение такого шлака является дорогостоящим, поскольку район размещения отходов должен иметь плотное основание и хранение может требовать длительного мониторинга.

Часто целью очистки шлака является увеличение степени извлечения ценных металлов, например Со, Νί и Си, в виде сплава с максимально низким содержанием железа. Количество получаемого металлического железа должно быть минимальным, поскольку чем большее железа содержится в получаемом штейне или сплаве, тем более дорогостоящим будет последующее гидрометаллургическое разделение ценных металлов и последующая утилизация содержащих железо остатков.

В общем принцип очистки медьсодержащего шлака в электрической печи состоит в восстановлении окисленной меди до металлической меди и трехвалентного железа - до двухвалентного железа, а также в осаждении из шлака капель металлической меди, в результате чего под слоем шлака образуется слой металла. По мере дальнейшего понижения кислородного потенциала шлака происходит дальнейшее восстановление, например восстановление двухвалентного железа до металлического железа и восстановление окисленного свинца до металлического свинца. Для интенсификации протекания реакций восстановления обработка материала в электрической печи может быть произведена при перемешивании.

Способы очистки шлаков цветной металлургии восстановлением в электрической печи были рассмотрены, например, в патентных публикациях ΡΙ 84368 В, И8 4717419 А, И8 5332414 А и И8 5411572 А. Во всех перечисленных способах восстановление выполняют как частичное восстановление; другими словами, восстановление прекращают до начала образования металлического железа. На этом этапе в остаточном шлаке все еще остается некоторое количество меди. Кроме того, цинк, свинец, кадмий и мышьяк еще не испарены полностью. Такое восстановление часто представляет собой поверхностное восстановление углеродом кокса, для проведения которого требуется много времени, поскольку капли металла, образующиеся в процессе восстановления, должны осесть и образовать слой расплавленного металла под слоем расплавленного шлака.

При дальнейшем восстановлении шлака в электрической печи начинает восстанавливаться и железо, а металлы с низкой температурой кипения, например цинк, свинец, кадмий и мышьяк, начинают испаряться. Из патентной публикации νθ 2009/077651 А1 предшествующего уровня техники известно восстановление шлака из печи для взвешенной плавки в электрической печи, при котором после восстановления шлака содержание меди в шлаке настолько низко, что дальнейшая обработка шлаковых отходов, получаемых из электрической печи, экономически невыгодна.

В патентной публикации И8 8088192 В2 рассмотрен трехфазный способ извлечения цветных металлов из металлургических остатков. Способ включает (А) фазу плавления и восстановления, при проведении которой происходит восстановление определенного количества железа, которое поступает в ванну с медью; (В) фазу осаждения, при проведении которой происходит самопроизвольное осаждение капель металла из шлака в ванну с медью, а также извлечение части шлака из печи; и (С) фазу окисления, включающую окисление железа в ванне с медью. Во время проведения фазы А происходит испарение некоторых соединений цветных металлов, которые уносятся с парами. Летучие тяжелые металлы, в частности цинк и свинец, извлекают из паров с помощью сепараторов. В указанной публикации также рассмотрено перемешивание содержимого медной ванны введением инертного газа в плазменно-дуговую печь, работающую от переменного тока, в которой производят обработку металлургических остатков. Способ достаточно сложен, занимает много времени и требует применения восстановительной печи большого размера.

- 1 026836

Другой способ интенсификации восстановления в электрической печи включает ввод инертного газа через пористые заглушки, установленные в нижней части печи.

Согласно предшествующему уровню техники известно множество различных веществ, которые могут быть использованы в качестве восстановителей для восстановления шлака. В качестве примера можно отметить патентную публикацию νθ 20060240069, в которой в качестве восстановителей оксидов металлов в производстве ферросплавов рассмотрено применение углеродсодержащих полимеров; патентную публикацию ΌΕ 19541673 А1, в которой рассмотрено применение в качестве восстановителей в шахтной печи размолотых полимеров; в реакторах НактеЬ™ вместо кокса может быть использован полимер.

Соответственно имеется множество восстановителей, которые могут быть применены для восстановления шлака, а также множество способов повышения эффективности восстановления в электрической печи, например, с помощью перемешивания. Однако в способах предшествующего уровня техники за этапом перемешивания всегда должен следовать этап осаждения, позволяющий отделять фазу металла от шлака. Осаждение капель металла из фазы расплавленного шлака происходит медленно. Соответственно для поддержания в печи требуемой температуры требуется применение электрических печей больших размеров и потребление больших количеств энергии.

Задачи изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в устранении недостатков предшествующего уровня техники и в предоставлении усовершенствованного способа получения чистого шлака, который не содержит ценных металлов и вредных веществ и подходит для дальнейшего использования в качестве сырья и/или строительного материала.

Другая задача настоящего изобретения состоит в снижении потерь ценных металлов и в снижении количества образующихся неиспользуемых отходов цветной металлургии.

Сущность изобретения

Способ согласно настоящему изобретению отличается тем, что указано в п.1 формулы изобретения.

Настоящее изобретение относится к обработке шлаков цветной металлургии. Для получения чистого остаточного шлака, подходящего для дальнейшего использования, шлак восстанавливают в печи для восстановительной плавки с использованием восстановителей таким образом, что по меньшей мере часть железа, содержащегося в шлаке, превращается в металлическое железо, и такие вредные компоненты, как цинк, свинец, мышьяк и кадмий, испаряются. Эффективность восстановления повышают за счет эффективного перемешивания, которое также предотвращает отделение металлической фазы от шлака. Получаемую таким образом смесь металла и шлака сливают в ковш и медленно охлаждают, или в альтернативном варианте направляют на гранулирование, при котором смесь охлаждают быстро. После охлаждения смесь шлака и металла при необходимости дробят и измельчают до получения частиц достаточно малого размера. Частицы шлака и частицы металла отделяют друг от друга подходящими средствами. Металлическую фазу возвращают рециклом в металлургический процесс, в то время как шлаковая фаза уже готова для дальнейшего использования в качестве сырья или строительного материала. Отходящий газ, поступающий из печи для восстановительной плавки, содержащий испаренные металлы, подвергают окислению для превращения металлов в оксиды металлов, которые затем разделяют с помощью подходящих средств. Получаемые таким образом оксиды металлов затем могут быть использованы в качестве сырья, например, в цинковой промышленности.

Согласно настоящему изобретению после проведения необязательной первой стадии восстановления, шлак восстанавливают в печи для восстановительной плавки таким образом, что происходит восстановление по меньшей мере части магнетита и фаялита, содержащихся в шлаке, с образованием элементарного железа. В связи с этим, некоторые из ценных металлов, содержащихся в шлаке, например медь и никель, восстанавливаются до металлического состояния и образуют в шлаке включения. В то же время некоторые другие ценные металлы, содержащиеся в шлаке, например мышьяк, свинец и цинк, испаряются, переходя в газовую фазу.

Предпочтительно восстановление осуществляют в электрической печи, которая может работать как от постоянного тока (пост. ток), так и от переменного тока (перем. ток). Другие подходящие печи для восстановительной плавки включают печь для плавки при погруженной фурме (Юр киЬтегдеб 1апсе Гигпасе), печь Калдо (Ка1бо) или отстойник печи для взвешенной плавки.

Восстановители, добавляемые в печь для восстановительной плавки, могут представлять собой твердые вещества или газообразные вещества либо сочетание таких веществ. Восстановитель может быть выбран из группы, включающей кокс, измельченный уголь, графит, лигнит, древесный уголь, биококс, биомассу (например, опилки, торф), природный газ, углеводороды (например, бутан, метан, пропан), нефть, повторно используемые полимеры, отходы резиновой промышленности, моноксид углерода, водород, аммиак, карбид кремния, карбид кальция, ферросилиций, алюминий, лом и отходы электронного оборудования, лом других металлов, сульфиды металлов, фосфорсодержащую медь и другие соединения фосфора и их смеси и любые сочетания восстановителей друг с другом и/или в сочетании с водяным паром.

Во время проведения стадии восстановления перемешивание может быть интенсифицировано по

- 2 026836 меньшей мере одним из следующих способов: инжекционная подача восстановителя, подача восстановителя через полый электрод, применение газообразных или генерирующих газ восстановителей, подача инертного газа через пористые заглушки, установленные в нижней части печи, и применение электромагнитного перемешивания.

Расплавленная смесь шлака и металла может быть слита в ковш и медленно охлаждена или направлена на гранулирование, посредством чего охлаждение выполняют быстро. После охлаждения смесь шлака и металла при необходимости дробят и затем измельчают. После измельчения смесь шлака и металла подвергают разделению, которое может представлять собой магнитное разделение, гравитационное разделение, флотацию, просеивание или сочетание перечисленных способов.

Переведенные в парообразное состояние металлы окисляют до оксидов металлов. Газообразные компоненты, получаемые из восстановителей в печи для восстановительной плавки, дожигают. Полученные таким образом оксиды металлов и другие твердые вещества отделяют от отходящего газа с помощью скруббера, рукавных фильтров, электростатического осадителя, мокрого электростатического осадителя или сочетания перечисленных устройств. Отделенную пыль, содержащую металлы, направляют на последующее использование, например, в качестве сырья для цинковой обогатительной фабрики.

Способ очистки шлака согласно настоящему изобретению экономически приемлем, поскольку он позволяет получать больший выход ценных металлов, использовать печи меньших размеров, снизить время пребывания и, наконец, что не менее важно, повысить эффективность превращения шлака в пригодное для продажи сырье.

Краткое описание графических материалов

Прилагаемые сопроводительные графические материалы приведены для лучшего понимания изобретения и составляют часть настоящего описания, представляя воплощения изобретения и, наряду с описанием, помогая в рассмотрении принципов изобретения. В графических материалах представлено следующее:

на фиг. 1 изображена блок-схема, на которой представлен один из возможных способов обработки шлака согласно настоящему изобретению;

на фиг. 2 изображена блок-схема, на которой представлена обработка шлака в сочетании с прямой конвертерной плавкой во взвешенном состоянии (бпес! ЬП81сг йакй 8те1йп§);

на фиг. 3 изображена блок-схема, на которой представлена обработка шлака способом, в котором применяют печь взвешенной плавки и конвертер взвешенной плавки.

Описание изобретения

Для превращения металлургического шлака в не содержащий вредных веществ измельченный материал, подходящий для последующего использования в том виде, в котором его получают, восстановление шлака должно протекать глубже, чем в способах предшествующего уровня техники, так, чтобы железо, содержащееся в шлаке, по меньшей мере частично, восстанавливалось до элементарного металла. При этом в каплях железа образуются включения ценных металлов, например меди. Железо должно быть восстановлено до такой степени, чтобы металлическая фаза содержала количество железа, достаточное для придания металлической фазе магнитных свойств. Предпочтительно для того, чтобы магнитное разделение металлов, содержащихся в шлаке, стало возможным, от 5 до 30% железа должно быть восстановлено до металла. Для того чтобы смесь шлака и железосодержащего металла находилась в расплавленном состоянии, и на стенках печи не образовывались отложения, сдует поддерживать достаточно высокую температуру, и на практике ее поддерживают в диапазоне от 1400 до 1500°С. Время выдержки может составлять от 0,5 до 2 ч.

В способе согласно изобретению контакт между восстановителем и оксидами металлов улучшают за счет перемешивания, которое также способствует учащению столкновений между образованными каплями металла. Это приводит к увеличению размеров капель, что также облегчает отделение капель металла от шлака при последующем проведении магнитного разделения. Задача способа согласно настоящему изобретению состоит в удержании капель металла в расплавленном шлаке и предотвращении их оседания в нижней части печи. Предпочтительно перемешивание осуществляют с помощью полых электродов; в этом случае под электродами образуется зона эффективного перемешивания, и восстановитель засасывается в шлак. В этом способе нет необходимости в проведении отдельной и продолжительной стадии осаждения, что уменьшает продолжительность обработки по сравнению с использованием традиционных печей для восстановительной плавки шлака. При этом снижается потребление энергии, и размеры печи для восстановительной плавки могут быть уменьшены по сравнению с размерами традиционных печей для восстановительной плавки шлака.

В способе согласно настоящему изобретению в качестве восстановителей может быть использовано множество различных твердых и газообразных веществ. Иногда может быть предпочтительным применение восстановителей, которые могут переходить в парообразное состояние, образуя газ и усиливая тем самым перемешивание.

Газы, отходящие из печи для восстановительной плавки, содержат пары металлов, образующиеся из шлака, и компоненты, получаемые из восстановителей, например моноксид углерода, водород и т.д. Отходящий газ подвергают окислению и дожиганию. В зависимости от типа используемых восстановите- 3 026836 лей, отходящий газ также может содержать небольшие количества хлора, и в этом случае может возникнуть необходимость в создании достаточной продолжительности выдержки и температуры для выполнения стадии дожигания.

После окисления и дожигания отходящий газ очищают. Оксиды металлов и другие твердые вещества могут быть извлечены из газа мокрой очисткой, с помощью рукавных фильтров, электростатического разделения, мокрого электростатического разделения или сочетания перечисленных способов. Пыль, получаемая на стадии очистки газа, может быть направлена в виде сырья, например, на предприятие обогащения цинка.

Смесь шлака и металла, получаемую в печи для восстановительной плавки, сливают из печи и охлаждают. Охлажденный шлак дробят и измельчают, предпочтительно до размеров зерна, составляющих от 20 мкм до 15 мм. Металлы и возможно присутствующие сульфиды отделяют от шлака, например, магнитным разделением, и/или гравитационным разделением, и/или флотацией и/или просеиванием. Очищенный шлак может быть использован, например, при строительстве дорог, в других вариантах отсыпки грунта, или как сырье для получения строительных материалов.

На фиг. 1 схематично представлена блок-схема способа очистки шлака, поступающего из печи взвешенной плавки. Измельченный концентрат 11 смешивают с воздухом или кислородом или воздухом 12, обогащенным кислородом, в результате чего в печи 10 для взвешенной плавки образуется высоко реакционноспособная суспензия. Находящиеся в загружаемом материале 11 сульфидные соединения загораются и окисляются, высвобождая тепло, то есть действуя как топливо, в результате чего для осуществления плавления не требуется подвода внешней энергии. В осадительной части печи 10 происходит отделение расплавленных капель от потока газа, которые, вследствие разности в удельных плотностях, оседают в нижней части печи 10 в виде отдельных слоев штейна и шлака.

Расплавленный высококачественный штейн 13, получаемый в печи взвешенной плавки 10, направляют в конвертер 15. В конвертере 15 получают конвертерный металл 16 и небольшое количество шлака 17, все еще имеющего относительно высокое содержание металлов. Конвертер может представлять собой, например, конвертер Рсисс-ЗпШН. конвертер НоЬокеи или любой другой конвертер подходящего типа.

Шлак 14 из печи 10 взвешенной плавки и шлак 17 из конвертера 15 направляют в печь 18 для восстановительной плавки, которая может представлять собой, например, электродуговую печь. Протекающее в печи 18 для восстановительной плавки восстановление металлов, содержащихся в шлаках 14, 17, происходит под действием восстановителей 19, также загружаемых в печь 18. Соединения меди, содержащиеся в шлаке, восстанавливаются до металлической меди, а соединения железа, содержащиеся в шлаке, по меньшей мере частично, восстанавливаются до металлического железа. В то же время металлы, имеющие относительно низкую температуру кипения, такие, как мышьяк, свинец и цинк, испаряются и переходят в газовую фазу. Испаренные металлы извлекают из печи 18 для восстановительной плавки вместе с отходящим газом 20.

В печи 18 для восстановительной плавки каплям шлака и железа, содержащим включения меди, не предоставляют возможности для обычного разделения осаждением. Напротив, смесь шлака и металла поддерживают в подвижном состоянии за счет эффективного перемешивания, так что металлическая медь остается в виде включений в каплях металла.

Смесь 21 шлака и металла сливают из печи 18 для восстановительной плавки и охлаждают (стадия не показана), дробят 22 и измельчают 23, получая из затвердевшей смеси шлака и металла частицы малого размера. После измельчения 23, из оставшегося очищенного шлака 25 при проведении стадии 24 разделения, которая может включать подходящие способы разделения, например магнитное разделение, гравитационное разделение, флотацию, фильтрование и любые сочетания таких способов, отделяют фракцию 26 магнитного металла.

После выполнения стадии 24 разделения получают чистый фаялитовый песок 25, который, по существу, не содержит ценных металлов и вредных веществ и который может быть использован в качестве сырья в разнообразных областях, например в качестве составляющей бетона и цемента, или который может быть смешан с другими материалами, используемыми при строительстве дорог.

Отходящий газ 20, выпускаемый из печи 18 для восстановительной плавки, направляют на стадию 27 окисления, при выполнении которой находящиеся в парообразном состоянии металлы превращают в оксиды металлов и при необходимости производят дожигание веществ, получаемых из восстановителей. После выполнения стадии 27 окисления, отходящий газ направляют на стадию 28 охлаждения и стадию 29 очистки. Стадия 29 очистки может включать, например, применение скрубберов, установок с рукавными фильтрами, электростатических осадителей, электростатических осадителей мокрого осаждения и любые сочетания перечисленных устройств.

Содержащая оксиды металлов пыль 30, извлекаемая со стадии 29 очистки газа, может быть отправлена, например, на предприятие обогащения цинка. Чистый газ 31 может быть выпущен в атмосферу.

На фиг. 2 представлен пример нового способа очистки шлака, применяемый в сочетании со способом прямой конвертерной плавки. Элементы, уже представленные на фиг. 1, имеют те же обозначения, что и на фиг. 1.

- 4 026836

В способе прямой конвертерной плавки (бпссНо-ЬПЧсг). осуществляемом в конвертерной печи 32 прямой взвешенной плавки, конвертерную медь 35 получают непосредственно из концентрата в одну стадию. Этот способ особенно подходит для обработки рудных концентратов с низким содержанием железа. Шлак 33, извлекаемый из конвертерной печи 32 прямой взвешенной плавки, еще содержит значительные количества меди и других ценных металлов, поэтому шлак 33 сначала направляют в электрическую печь 34 для дополнительного извлечения конвертерной меди 36. После обработки в электрической печи 34 оставшийся шлак 37 направляют в печь 18 для восстановительной плавки, действие которой было описано при рассмотрении фиг. 1. Кроме того, дополнительная обработка смеси 21 шлака и металла и отходящего газа 20 также соответствует обработке, которая была описана при рассмотрении фиг. 1. После проведения стадии 24 разделения, в которой металлическую фракцию 26 отделяют от оставшегося чистого шлака 25, медьсодержащую металлическую фракцию 26 возвращают рециклом в конвертерную печь 32 прямой взвешенной плавки.

На фиг. 3 представлен пример способа очистки шлака согласно настоящему изобретению, применяемый в сочетании со способом, включающим применение печи 10 взвешенной плавки и конвертера 15 взвешенной плавки. Способ этого типа может быть, в частности, применен, если рудный концентрат имеет высокое содержание железа. Основное различие между фиг. 1 и 3 состоит в том, что способ, представленный на фиг. 3, включает применение электрической печи 34 для извлечения меди 36 из шлака 33, направляемого из конвертера 15 взвешенной плавки до того, как шлак загружают в печь 18 для восстановительной плавки. Медьсодержащую металлическую фракцию 26, извлекаемую со стадии 24 разделения, возвращают рециклом в конвертер 15 взвешенной плавки. Способ конверсии во взвешенном состоянии, выполняемый в конвертере 15 взвешенной плавки, в целом, подобен плавке во взвешенном состоянии, выполняемой в печи 10. Окисление штейна протекает в высокоокислительном окружении, в результате чего сульфидный штейн превращается в металлическую медь.

Пример 1.

Шлак имел следующий состав: Ре 42%, δίθ₂ 28%, Ζη 4%, РЬ 0,3%, Άδ 0,3%, Νί 0,06%, А1₂О₃ 4%, СаО 2%, Си 1,5% и МдО 1%. Рентгенодифракционный анализ показал, что основными минералами шлака являются фаялит, магнетит и гематит. 800 г шлака восстанавливали карбидом кремния при 1350°С в течение 1 ч в тигле объемом 600 мл. Полученный продукт включал смесь металлического сплава и шлака, имеющего следующий состав: Ре 29%, δίθ₂ 45%, Ζη 0,13%, РЬ < 0,02%, Αδ 0,005%, Νί < 0,004%, А1₂О₃7%, СаО 2,6%, Си 0,25% и МдО 1,3%. Шлак содержал металлические включения, содержащие медь и железо.

Восстановленный шлак измельчали до получения размера зерна, составляющего менее 1 мм. Для извлечения металлов проводили магнитное разделение. Оставшаяся немагнитная фракция шлака была очень чистой и содержала лишь несколько мелких металлических включений.

Пример 2.

Шлак имел следующий состав: Ре 38%, §Ю₂ 32%, Ζη 2,4%, РЬ 0,5%, Αδ 0,26%, Νί 0,09%, А1₂О₃ 5%, СаО 1%, Си 1,8% и МдО 1%. Рентгенодифракционный анализ показал, что основными минералами шлака являются фаялит, магнетит и гематит. 300 г шлака восстанавливали карбидом кремния при 1450°С в течение 0,5 ч в тигле из МдО объемом 360 мл. Полученный продукт включал смесь металлического сплава и шлака, имеющего следующий состав: Ре 32%, §Ю₂ 36,5%, Ζη 0,43%, РЬ 0,056%, Αδ < 0,002%, Νί < 0,002%, А1₂О₃ 5%, СаО 1%, Си 0,22% и МдО 11%. Шлак содержал металлические включения, содержащие медь и железо.

Пример 3.

Шлак имел следующий состав: Ре 38%, §Ю₂ 32%, Ζη 2,4%, РЬ 0,5%, Αδ 0,26%, Νί 0,09%, А1₂О₃ 5%, СаО 1%, Си 1,8% и МдО 1%. Рентгенодифракционный анализ показал, что основными минералами шлака являются фаялит, магнетит и гематит. 600 г шлака, смешанного с 59 г углерода, используемого в качестве восстановителя, восстанавливали в тигле из оксида алюминия объемом 600 мл при 1450°С в течение 1 ч, причем 30 мин проводили восстановление и 30 мин барботировали азотом. Полученный продукт включал смесь металлического сплава и шлака, имеющего следующий состав: Ре 34%, §Ю₂ 36%, Ζη 0,66%, РЬ 0,08%, Αδ < 0,004%, Νί < 0,004%, А1₂О₃ 13%, СаО 1,3%, Си 0,42% и МдО 1,3%. Шлак содержал металлические включения, содержащие медь и железо.

Восстановленный шлак дробили до получения размера зерна, составляющего приблизительно 1,2 мм, и более крупную металлическую фракцию отделяли просеиванием. Шлаковую фракцию измельчали на шаровой мельнице и для извлечения металла подвергали трехстадийному магнитному разделению. Остаточная немагнитная фракция шлака имела следующий состав: Ре 33,9%, §Ю₂ 36%, Ζη 0,59%, РЬ 0,08%, Αδ < 0,004%, Νί < 0,004%, А1₂О₃ 8,2%, СаО 1,4%, Си 0,36% и МдО 1%.

Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что при усовершенствовании методики основная идея изобретения может быть воплощена различными способами. Таким образом, изобретение и его воплощения не ограничены рассмотренными выше примерами и могут варьироваться в пределах объема, определенного прилагаемыми пунктами формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ обработки шлака цветной металлургии, содержащего железо и ценные металлы, который включает следующие стадии:

подачу шлака (14, 17, 37) в печь (18) для восстановительной плавки;

восстановление шлака в печи (18) для восстановительной плавки под действием восстановителя (19) с целью перевода некоторых ценных металлов, таких как медь и никель, в металлическую форму, при этом восстановление проводят таким образом, что по меньшей мере 5% железа, содержащегося в шлаке, восстанавливается до металла и в то же время некоторые ценные металлы, такие как цинк, свинец, мышьяк и кадмий, переходят в парообразное состояние;

перемешивание содержимого печи (18) для восстановительной плавки во время проведения восстановления с целью предотвращения осаждения капель металла из шлака;

слив расплавленной смеси (21) шлака и металла, получаемой в печи (18) для восстановительной плавки;

охлаждение, дробление и измельчение смеси (21) шлака и металла;

введение смеси шлака и металла на стадию (24) разделения с целью отделения металлической фракции (26) от чистого шлака (25), посредством чего получают чистый шлак (25), подходящий в том виде, в котором он получен, для использования в различных целях.
2. Способ по п.1, в котором стадия (24) разделения включает применение одного или более из следующих способов: магнитное разделение, гравитационное разделение, флотация или просеивание.
3. Способ по п.1 или 2, дополнительно включающий подачу отходящего газа (20) из печи (18) для восстановительной плавки на стадию (27) окисления таким образом, что находящиеся в парообразной фазе металлы, содержащиеся в отходящем газе (20), окисляются до оксидов металлов;

подачу после осуществления стадии (27) окисления отходящего газа на стадию (29) очистки, при выполнении которой от газа (31) отделяют оксиды металлов и другие твердые вещества (30);

направление отделенных оксидов (30) металлов на последующее использование в металлургическом процессе.
4. Способ по п.3, в котором стадия (29) очистки включает применение одного или более из следующих способов: скрубберная очистка, применение рукавных фильтров, электрическое осаждение, мокрое электрическое осаждение.
5. Способ по любому из пп.1-4, в котором печь (18) для восстановительной плавки представляет собой электрическую печь, работающую на переменном токе, электрическую печь, работающую на постоянном токе, печь для плавки при погруженной фурме (ТБЬ Гитиасе), печь Калдо (Ка1бо) или отстойник печи для взвешенной плавки.
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором перемешивание содержимого печи (18) для восстановительной плавки выполняют по меньшей мере одним из следующих способов: инжекционная подача восстановителя, подача восстановителя через полый электрод, применение газообразных или выделяющих газ восстановителей, подача инертного газа через пористые заглушки, установленные в нижней части печи, или электромагнитное перемешивание.
7. Способ по любому из пп.1-6, в котором восстановление в печи (18) для восстановительной плавки выполняют таким образом, что от 5 до 30% железа, содержащегося в шлаке, восстанавливается до металлического железа.
8. Способ по любому из пп.1-7, в котором температура, поддерживаемая в печи (18) для восстановительной плавки во время проведения стадии восстановления, составляет от 1400 до 1500°С и предпочтительно приблизительно 1450°С.
9. Способ по любому из пп.1-8, в котором время выдержки в печи (18) для восстановительной плавки составляет от 0,5 до 2 ч.