FI70051B - Kontinuerligt foerfarande foer avlaegsnande av koppar ur bly - Google Patents

Description

! 70051

Jatkuva menetelmä kuparin poistamiseksi lyijystä

Rikin käyttö kuparin poistamiseen sulasta lyijys-5 tä muodostamalla kuparisulfidikuona, joka kelluu lyijyn pinnalle, on ollut hyvin tunnettu monia vuosia.

Prosessia on perinteisesti suoritettu panosoperaationa lisäämällä sulaan lyijyyn rikkimäärä, joka vaaditaan reaktioon kuparin kanssa, sekoittamalla 5-15 minuuttia 10 rikin pitämiseksi dispersiossa ja reaktion toteuttamiseksi kuparin kanssa, antamalla lyijyn seistä niin, että kuparisulfidikuona kelluu pinnalle, ja ottamalla puhdistettu lyihy talteen kuonan alta.

Kuparin tasapainoväkevyys lyijyssä kuparin 15 sulfidien läsnäollessa on n. 0,05 % 330°C:ssa riippuen muista läsnä olevista alkuaineista, mutta nousee nopeasti lämpötilan mukana niin, että on toivottavaa pitää sulan lyihyn lämpötila mahdollisimman alhaisena (sen sulamispisteen 327°C yläpuolella tai alempana). Tämä 20 termodynaaminen tasapaino saavutetaan kuitenkin vain hitaasti; alkureaktio kuparin ja rikin välillä vie liuenneen kuparin väkevyyden paljon pienempiin arvoihin; ja pysäyttämällä reaktio oikealla hetkellä on mahdollista saada talteen lyijyä, joka sisältää vain 0,001 % ku-25 paria.

Englantilaisessa patentissa n:o 1 524 474 on ehdotettu menetelmää tämän puhdistusoperaation suorittamiseksi jatkuvana. Toivotussa prosessissa lisätään jatkuvasti rikkiä ja sulaa lyijyä ensimmäiseen sekoituk-30 seen sekoitettuun reaktiovaiheeseen; siirretään jatku vasti sulaa lyihyä, kuparisulfidikuonaa ja reagoimatonta rikkiä vähintään yhteen sekoitettuun lisäreaktiovaihee-seen; ja erotetaan kuona kuparittomaksi tehdystä lyijystä.

Tämän prosessin haittana on, että jokainen 35 sekoitettu reaktiovaihe on homogeeninen. Nythän kuparin 2 70051 reaktionopeus rikin kanssa sulassa lyijyssä on aluksi nopea, mutta hidastuu suuresti, kun vapaan rikin ja vapaan kuparin väkevyydet laskevat. Homogeeninen seos reagoi tämän vuoksi hitaammin kuin sellainen, jonka 5 koostumus muuttuu jatkuvasti, kun reaktio tapahtuu. Sitäpaitsi reaktion selektiivisyys samoin kuin poistonopeus on parempi, kun kupariväkevyys on suuri.

Jos tuotteen kuparipitoisuuden on oltava pieni ja reaktori on homogeeninen, reaktio tapahtuu vähäkupari-10 sessa lyijyssä; tämä tuottaa lyihypitoisuudeltaan suuren kuonan ja on näin ollen tehottomampi kuin runsaskuparisen lyijyn reagointi. Näiden ongelmien välttämiseksi patentin haltijat käyttävät reaktiovai-heiden sarjaa. Mutta tämä ei ole kovin tehokasta, koska 15 pääosa reaktiosta tapahtuu todennäköisesti ensimmäisessä vaiheessa ja vaatii suhteellisen kalliin laitteiston. Uskotaan, että patentin haltijat eivät ole saattaneet prosessiaan kaupalliseen toimintaan.

Tämän keksinnön mukaisesti nämä ongelmat voidaan 20 voittaa suorittamalla reaktio epähomogeenisissa olosuhteissa. Tämän seurauksena kuparin poisto voidaan suorittaa jatkuvana yhdessä reaktiovaiheessa.

Tämän prosessin etuja on, että se voidaan suorittaa jatkuvana pienessä mittakaavassa; että se on (tai 25 voidaan helposti tehdä) ympäristöllisesti hyväksyttä väksi; ja että se vaatii n. 1/3 siitä lyihyvarastosta, jota tavanomaiset panosprosessit vaativat.

Tämä keksintö tarjoaa eräässä kohdassaan käytettäväksi jatkuvan menetelmän kuparin poistamiseksi lyi-30 jystä, jossa menetelmässä syötetään lyijyvirta, joka sisältää kuparia epäpuhtautena, pystysuoran sekoitetun reaktioastian yläpäähän, syötetään rikkiä lyijyvirtaan astian yläpäässä, ylläpidetään rikin dispersiota virrassa ilman oleellista takaisinsekoittumista riittävä aika 35 reaktion aikaansaamiseksi rikin ja kuparin välillä, 3 70051 otetaan lyijyvirta talteen astian alapäästä ja annetaan muodostuneen kuparisulfidin kellua sulan lyijyn pinnalle.

Johtuen suuresta tiheyserosta rikin ja lyijyn 5 välillä jatkuva sekoitus on välttämätön rikin pitämiseksi dispersiossa ja sen estämiseksi kellumasta pinnalle ja syttymästä tuleen. Tämä saavutetaan käyttäen sekoitettua pystysuoraa reaktoria, jossa lyijyvirta saatetaan noudattamaan spiraalimaista kulku-10 tietä ylhäältä alas.

Keksinnön mukaisessa menettelmässä käytettävä laitteisto sisältää yleisesti ottaen U-muotoisen reaktorin, jossa on ylävirtaushaara liitettynä alavirtaus-haaraan niiden alapäästä, sanotun ylävirtaushaaran si-15 sältäessä poikkileikkaukseltaan pyöreän pitkänomaisen pystysuoran astian, välineen sulan lyijyn virran syöttämiseksi astian yläpäähän, välineen rikin syöttämiseksi lyijyvirtaan astian yläpäässä ja aksiaalisen siipisekoittimen sulan lyijyvirran saattamiseksi nou-20 dattamaan yleisesti ottaen spiraalimaista kulkutietä alas pitkin astiaa ilman oleellista takaisinsekoittu-mista, ja sanotun alavirtaushaaran sisältäessä astian, joka ulottuu suunnilleen samalle korkeudelle kuin ylävirtaushaara ja jossa on poistoaukko sen yläpäässä.

25 Reaktorin ylävirtaushaara on mieluummin sylin- terimäinen astia, jossa pituuden ja halkaisijan välinen suhde on 2:1 - 10:1. Astiassa, jossa pituuden suhde halkaisijaan on alle 2:1, olisi vaikeaa pitää rikki suspensiossa riittävän pitkä aika ilman oleellista 30 takaisinsekoittumista. Astioita, joissa pituuden suhde halkaisijaan on yli 10:1, voitaisiin periaatteessa käyttää, mutta ne ovat todennäköisesti käytännössä kalliita ja vaikeita pitää kunnossa.

4 70051

Aksiaalinen siipisekoitin on mieluummin sijoitettu kohti astian alapäätä. Vähintään 60 rpm:n pyörimisnopeus on todennäköisesti välttämätön rikin pitämiseksi suspensiossa. Optiminopeus riippuu astian 5 halkaisijasta ja muista tekijöistä, mutta on todennäköisesti välillä 100 - 3000 rpm. Uskotaan, että muuttumattomassa operaatiossa sulan metallin pääosa kiertää astiassa nopeudella, joka lähestyy siipi-sekoittimen nopeutta. Kuitenkin kitka seinämillä joh-10 taa metallin virtojen jatkuvaan leikkautumiseen ja syöttää jatkuvasti dispergoitunutta rikkiä sulan metallin uusille alueille.

On suositeltavaa käyttää siipisekoitinta, joka aikaansaa sulaan lyijyyn vaakasuoran pyörivän 15 liikevoiman, mutta vain vähän tai ei lainkaan pystysuoraa liikevoimaa. Näissä olosuhteissa lyijyn pystysuoraa liikettä astiassa säätää pääasiassa nopeus, jolla sitä syötetään ylhäältä ja poistetaan pohjalta. Lyijyvirta noudattaa yleisesti ottaen spiraalimaista 20 kulkutietä alaspäin ilman pyrkimystä takaisinsekoit-tumiseen. Jos käytetään siipisekoitinta, joka aikaansaa jonkinasteisen pystysuoran liikevoiman sulaan metalliin, muita parametreja on ehkä säädettävä takaisinsekoittumisen välttämiseksi.

25 Käytetyn rikkimäärän tulee olla vähintään riit tävä täydelliseen reaktioon läsnä olevan kuparin kanssa. Enempi rikki poistaa pelkästään lyijyä muodostamalla lyijysulfidikuonaa eikä ole näin ollen toivottava. Tyypillisellä sekundäärilyijyn puhdistus-30 laitoksella voi olla tuotanto 1-5 tonnia lyijyä tunnissa, joka sisältää 0,04% - 0,1 % kuparia. Vaadittu rikkimäärä on tyypillisesti 0,1 - 0,2 % sulasta metallista, ts. 1 - 10 kg tunnissa. Lyijy syötetään astian ulkokehälle sen yläpäästä. Siipi-35 sekoittimen pyöriminen saa aikaan syvän pyörteen

II

5 70051 sulan lyijyn pyörivään pintaan. Rikki syötetään tähän pyörivään lyi jyvirtaan, sopivasti hiukkasnvuodossa , joka kulkeutuu ilmavirran mukana.

Reaktorin ylävirtaus- ja alavirtaushaarat on 5 liitetty alapäistään yhteen aukolla, jonka koko riittää läpäisemään kaiken sulan metallin ja muodostuneen kuonan. Alavirtaushaara on astia, jonka koko ja muoto eivät ole kriittisiä ja joka on suositeltavaa pitää levossa, jotta sulfidikuonan olisi mahdollista kellua 10 pinnalle. Kuona poistetaan astian yläpäässä olevan poistoaukon kautta. Periaatteessa olisi mahdollista poistaa kuparittomaksi tehty lyijy erikseen; käytännössä on yleensä sopivampaa siirtää kuona ja lyijy yhdessä toiseen astiaan erotusta varten. Poistoaukon taso 15 säätää sulan metallin tasoa reaktorin ylävirtaus-haarassa.

Tehokkaan suorituskyvyn vuoksi kosketusajan rikin ja toisaalta sulfidien välillä toisaalta sulan lyijyn välillä tulee mieluummin olla välillä 5-25 mi-20 nuuttia. Lyhyemmät kosketusajat eivät ehkä ole riittävät rikin täydelliselle reaktiolle. Pitemmät kosketus-ajat saattavat johtaa suurempaan kuparin loppuväkevyy-teen kuparittomaksi tehdyssä lyijyssä. Kuitenkin kosketusaika tässä yhteydessä on melko paljon lyhyempi 25 kuin viipymisaika reaktorissa, koska lyijyn ja kuonan välillä ei ole kovin läheistä kosketusta lepotilan olosuhteissa. Hyvät tulokset voidaan saada, kun sulan metallin viipymisaika reaktorin ylävirtaushaarassa on 4 - 20 minuuttia.

30 On suositeltavaa pitää reaktori lämpötilassa, joka on 5 - 20°C käsiteltävän metallin sulamispisteen yläpuolella.

70051 6

Liitteenä olevissa piirroksissa:

Kuva 1 on pystysuora poikkileikkaus keksinnön mukaisen reaktorin läpi pitkin kuvan 2 viivaa 1-1;

Kuva 2 on vaakasuora poikkileikkaus reaktorin 5 läpi pitkin kuvan 1 viivaa 2-2.

Piirroksiin viitaten U-muotoinen reaktori sisältää ylävirtaushaaran 10, joka on liitetty alavirtaus- 2 haaraan 12 aukolla 14, jonka pinta-ala on 6000 mm niiden alapäässä. Ylävirtaushaara 10 koostuu pystysuo-10 rasta sylinterimäisestä astiasta 16, joka on 900 mm pitkä ja halkaisijaltaan 200 mm, ts. jossa pituuden suhde halkaisijaan on 4,5:1, putkesta 18 sulan lyijyn syöttämiseksi astian ulkokehälle sen yläpäästä; ja putkesta 20 rikin ruiskuttamiseksi lyijy-15 virtaan astian yläpäässä. Aksiaalinen siipisekoitin 22 on sijoitettu 100 mm astian pohjan yläpuolella ja saatettu pyörimään nopeudella 700 rpm, mikä saa sulan lyijyn massan 24 astiassa myös pyörimään ja synnyttää syvän pyörteen lyijyn pinnalle 26. Siipisekoitin 20 on kallistettu vain 10° pystytasosta niin, että syntyy vain vähän työntöä alaspäin. Aukko 14 reaktorin ylävirtaus- ja alavirtaushaarojen välillä on tangentiaali-nen edistääkseen sekä lyijyn että kuonan virtausta lävitseen.

25 Reaktorin alavirtaushaara 12 koostuu astias ta 28, jota ei ole varustettu sekoitukseen tarkoitetuilla välineillä ja joka ulottuu oleellisesti samalle korkeudelle kuin ylävirtaushaara 10 ja jossa on yläjuoksu 30, jonka yli metallit ja kuona poistetaan.

30 Haluttaessa lapa voi olla sijoitettu ylijuoksun 30 viereen auttamaan kuonan työntämisessä yläjuoksun yli.

Käytännössä 3 tn/h sulaa sekundäärilyijyä syötetään kohdasta 18 jatkuvana virtana, joka noudat-35 taa spiraalimaista kulkutietä, astiaa 16 alas

II

7 70051 oleellisesti ilman takaisinsekoittumista. Sulan metallin viipymisaika reaktorin kummassakin kahdessa haarassa on n. 5 minuuttia, mikä tekee yhteensä 10 minuuttia. Lyijyn ja kuonan seosta poistetaan ylijuok-5 sun 30 yli nopeudelle 3 tn/h ja siirretään laskeutusas-tiaan (ei esitetty), jossa sulfidikuona kelluu pinnalle ja erotetaan sulasta lyijystä.

Esimerkki 1

Raakalyijyä, joka sisälsi 0,065 % kuparia, 10 johdettiin 105 minuutin ajan 327°C:n lämpötilassa ja nopeudelle 3 tn/h yllä kuvatun laitteiston läpi.

Rikin syöttö oli 0,6 kg/h. Talteen saadun lyijyn kupari-sisältö oli 0,009 %.

Esimerkki 2 15 Raakalyijyä, joka sisälsi 0,063 % kuparia, johdettiin 170 minuutin ajan 341°C:n lämpötilassa nopeudelle 3 tn/h laitteiston läpi. Rikin syöttö oli 1,0 kg/h. Talteen saadun lyijyn kuparisisältö oli 0,004 %.

Claims (10)

1. Jatkuva menetelmä kuparin poistamiseksi lyijystä saattamalla kupari reagoimaan rikin kanssa yhdessä vaiheessa sekoittimella varustetussa reaktioastiassa epähomogeenisis- 5 sä olosuhteissa, tunnettu siitä, että lyijyvirta, joka sisältää kuparia epäpuhtautena, syötetään pystysuoran, sekoittimella varustetun reaktioastian yläpäähän, rikkiä syötetään lyijyvirtaan astian yläpäässä, rikin dispersiota ylläpidetään virrassa ilman oleellista takaisinsekoittumis-10 ta riittävä aika reaktion aikaansaamiseksi rikin ja kuparin välillä, lyijyvirta otetaan talteen astian alapäästä ja muodostuneen kuparisulfidin annetaan nousta talteenotetun sulan lyijyn pinnalle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n -15 n e t t u siitä, että läpikulkevan lyijyvirran määrä on 1-5 tonnia/h ja rikkiä syötetään nopeudella 1-10 kg/h.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikkiä syötetään hienojakoisessa muodossa ilmavirran mukana sulaan lyijyyn.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että kokonaiskosketusaika rikkipitoisen materiaalin ja sulan lyijyn välillä on 5 - 25 minuuttia .

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetel-25 mä, tunnettu siitä, että sulan lyijyn viipymisaika pystysuorassa, sekoittimella varustetussa reaktioastiassa on 4 - 20 minuuttia.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulaa lyijyä pidetään läm- 30 pötilassa, joka on 5 - 20°C sen sulamispisteen yläpuolella.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lyijyvirta sekoitettuna kuparisulfidikuonan kanssa otetaan talteen reaktioastian alapäästä ja johdetaan seisotusastiaan, jossa kuparisulfidi- 35 kuonan annetaan nousta pinnalle. tl 9 70051

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se suoritetaan pääasiallisesti U-muotoisessa reaktorissa, jossa on ylävirtaushaara ja alavirtaushaara, jotka alapäistään on yhdistetty, jol- 5 loin ylävirtaushaara käsittää poikkileikkaukseltaan pyöreän pitkänomaisen pystysuoran astian, joka on varustettu aksiaalisella siipisekoittimella, joka saa sulan lyijyn virtauksen noudattamaan pääasiallisesti spiraalimaista kulkutietä astiaa alaspäin ilman oleellista takaisinsekoittumista, ja 10 alavirtaushaara käsittää astian, joka ulottuu suunnilleen samalle korkeudelle kuin ylävirtaushaara, ja jonka yläpäässä on poistoaukko.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pystysuora, sekoittimella varustettu 15 reaktoriastia on sylinterimäinen astia, jonka pituuden ja halkaisijan suhde on 2:1 - 10:1.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktorin ylävirtaushaara ja alavirtaushaara on alapäistään yhdistetty aukon avulla, jo-20 ka on sijoitettu tangentiaalisesti ylävirtaushaaran suhteen. 70051