PL203989B1 - Sposób odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych z hutnictwa miedzi - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych z hutnictwa miedzi, zwłaszcza ze szlamów pochodzących z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych.

Znany jest sposób odzyskiwania ołowiu z odpadów ołowionośnych prowadzony w piecu płomiennym obrotowo-wahadłowym typu Doerschla. Wsad do pieca stanowi mieszanina szlamów z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych zawierających 35-45% Pb, w ilości 50-70 części wagowych, pyłów z odpylania gazów konwertorowych z procesu świeżenia kamienia miedziowego zawierających 45-55% Pb, w ilości 10-20 części wagowych, pyłów z odpylania gazów z procesu odmiedziowania ż uż la zawiesinowego w piecu elektrycznym zawierających 35-45% Pb, w ilości 10-20 części wagowych oraz pyłów zwrotnych z wcześniejszego procesu odzyskiwania ołowiu w ilości 5-15 części wagowych. Jako dodatki technologiczne stosuje się złom żelaza i węglan sodu. Proces topienia prowadzi się cyklicznie. Przygotowaną porcję mieszaniny wsaduje się do pieca obrotowo-wahadłowego, włącza się ogrzewanie palnikiem gazowym i uruchamia się pełne obroty pieca. Po pojawieniu się płynnego ołowiu zmienia się ruch pieca z obrotowego na wahadłowy i kontynuuje się ogrzewanie wsadu, w temperaturze nie przekraczającej 1570 K, do całkowitego stopienia i dokonuje się spustu całości topu do wlewnicy.

Wysoka zawartość węgla organicznego w szlamach z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych uniemożliwia, przez znaczny czas trwania cyklu, przebieg reakcji chemicznych pomiędzy składnikami wsadu i utrudnia koagulację powstających faz ciekłych. Utlenianie dużej ilości węgla organicznego jest procesem długotrwałym, nadmiernie wydłużającym cykl topienia, co ogranicza wydajność procesu przy wysokim zużyciu energii. Występujące w szlamach z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych chlorki metali alkalicznych oraz chlorki ołowiu i cynku odparowują i koncentrują się w pyłach zwrotnych, co niekorzystnie wpływa na jakość pyłów i żużla oraz bezpośredni uzysk ołowiu, i pogarsza warunki pracy oraz obniża żywotność pieca i urządzeń z nim współpracujących. Inny znany sposób odzyskiwania ołowiu z odpadów ołowionośnych z hutnictwa miedzi prowadzony jest w elektrycznym piecu łukowo-oporowym. Wsad do pieca stanowi mieszanina szlamów z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych zawierających 35-45% Pb, w ilości 40-60 części wagowych i pyłów z odpylania gazów konwertorowych z procesu świeżenia kamienia miedziowego zawierających 45-55% Pb, w ilości 20-30 części wagowych oraz dodatków technologicznych w postaci koncentratu żelaza, granulowanego żużla pomiedziowego i węglanu sodu w łącznej ilości 20-30 części wagowych. Przygotowaną mieszaninę grudkuje się i suszy, po czym wsaduje się do nagrzanego pieca w kilku porcjach i doprowadza się, w temperaturze nie przekraczającej 1570 K, do całkowitego stopienia wsadu. Dokonuje się spustu ciekłych produktów do wlewnic.

Ze względu na wysoką zawartość węgla organicznego w szlamach z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych i związany z tym długi czas utleniania węgla organicznego, wydłuża się cykl topienia wsadu pogarszając wskaźniki technologiczne procesu, przy nadmiernym zużyciu energii elektrycznej. Wysoka zawartość węgla organicznego jest również przyczyną niekontrolowanych, niebezpiecznych wyrzutów wsadu z pieca w pierwszej fazie topienia.

Celem wynalazku jest intensyfikacja zagospodarowywania i poprawienie efektywności odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych, zwłaszcza ze szlamów pochodzących z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych. Sposób odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych z hutnictwa miedzi według wynalazku charakteryzuje się tym, że proces prowadzi się w piecu szybowym. Do mieszaniny surowców ołowionośnych, w której ilość szlamów z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych do ilości tlenkowych pyłów z odpylania gazów z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym korzystnie kształtuje się w proporcji od 5:1 do 1:1 w przeliczeniu na masę suchą i dodatków technologicznych, przed grudkowaniem, wprowadza się szlamy zwrotne z mokrego odpylania gazów z procesu odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych z hutnictwa miedzi w piecu szybowym w ilości 1-20 części wagowych na 100 części wagowych mieszaniny ołowionośnej w masie suchej. Do mieszaniny surowców ołowionośnych dodaje się ponadto pyły zwrotne z odpylania gazów z procesu odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych z hutnictwa miedzi w piecu szybowym w ilości 1-10 części wagowych na

PL 203 989 B1

100 części wagowych mieszaniny surowców ołowionośnych w masie suchej oraz wprowadza się dodatek żelazonośny w postaci tlenków żelaza i lepiszcze.

Jako tlenki żelaza stosuje się zgorzelinę walcowniczą, korzystnie zawierającą 55-65% Fe i 5-15% emulsji olejowo-wodnej albo pyły stalownicze z procesu przetapiania złomu żelaza w piecach elektrycznych, zawierające 20-35% Fe, albo obydwa rodzaje tlenków, w ilości 5-30 części wagowych na 100 części wagowych mieszaniny ołowionośnej w masie suchej. Tlenki żelaza wpływają korzystnie na skład chemiczny i mineralogiczny otrzymywanego w procesie żużla, pod kątem jego zastosowania jako surowca do produkcji kruszyw drogowych, a także są źródłem żelaza metalicznego poprawiającego uzysk ołowiu przez obniżenie zawartości siarczku ołowiu w stopie siarczkowym.

Lepiszcze, do otrzymywania brykietów o wymaganej wytrzymałości, stanowi ług posulfitowy albo półprodukt z procesu wytwarzania cukru z buraków w postaci soku gęstego, zawierającego 20-40% sacharozy i 5-15% melasy, lub obydwa z tych składników. Lepiszcze dodaje się w ilości 5-15 części wagowych na 100 części wagowych mieszaniny surowców ołowionośnych w masie suchej i dodatków technologicznych łącznie.

Otrzymaną mieszaninę brykietuje się, brykiety sezonuje się korzystnie w temperaturze otoczenia w czasie 12-24 godzin w celu ich dodatkowego utwardzenia. Do pieca szybowego wraz z brykietami wprowadza się dodatki technologiczne, które stanowią kawałkowy żużel z procesu topienia odpadów ołowionośnych w piecu obrotowo-wahadłowym, w ilości 5-50 części wagowych na 100 części wagowych brykietów, i koks w ilości 1-15 części wagowych na 100 części wagowych łącznie brykietów i kawałkowego ż u ż la z procesu topienia odpadów oł owionoś nych w piecu obrotowo-wahadł owym Przygotowany wsad wprowadza się w sposób ciągły do pieca szybowego. Proces topienia prowadzi się w przeciwprądzie do spalin, w temperaturze do 1870 K. Jako paliwo wykorzystuje się koks oraz węgiel, powstały w procesie pirolizy substancji bitumicznych zawartych w szlamach z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych i w szlamach zwrotnych z mokrego odpylania gazów z procesu odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych z hutnictwa miedzi w piecu szybowym. Paliwo spalane jest przy użyciu powietrza wzbogaconego w tlen. Ilość powietrza wynosi 25-35 m³/minutę na 1 m² powierzchni pieca w strefie dysz. Ilość tlenu wynosi 23-28%, korzystnie 25% objętości dostarczanego powietrza. Intensywne spalanie paliwa w strefie dysz zapewnia bardzo wysok ą wydajność jednostkową procesu topienia. Opisany zestaw środków technicznych umożliwia zwiększenie o około 50% ilości przetwarzanych odpadów ołowionośnych w porównywalnym czasie, przy jednoczesnym poprawieniu efektywności uzysku ołowiu.

Wynalazek został objaśniony w przykładzie wykonania przedstawionym poniżej.

Przygotowuje się mieszaninę surowców ołowionośnych i dodatków technologicznych składającą się z pobieranych ze składowiska szlamów z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych o wilgotności 15%, zawierających 39,2% Pb, 2,5% Cu, 4,9% Zn, 2,5% As, 11,5% S, 3,5%SiO², 2,1%Na + K, 4,1% Cl, 1,9% Fe, 14,5% C organicznego, w ilości 149,5 Mg w masie suchej na dobę, tlenkowych pyłów z odpylania gazów z procesu odmiedziowania żu ż la zawiesinowego w piecu elektrycznym o wilgotności 5%, zawierających 37,6% Pb, 1,0% Cu, 14,2% Zn, 0,3% As, 1,5% S, 7,5% SiO2, 10,6% Na + K, 0,2% Cl, 0,2% Fe w ilości 149,5 Mg w masie suchej na dobę, szlamów zwrotnych z mokrego odpylania gazów z procesu odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych z hutnictwa miedzi w piecu szybowym, uzdatnionych metodą hydrometalurgiczną, o wilgotności 15%, zawierających 45,5% Pb, 2,5% Cu, 7,5% Zn, 4,5% As, 11,5% S, 3,1% SiO2, 0,9% Na + K, 1,8% Cl, 0,5% Fe, 17,5% C organicznego, w ilości 23,9 Mg w masie suchej na dobę, pyłów zwrotnych z odpylania gazów z procesu odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych z hutnictwa miedzi w piecu szybowym, zawierających 30,5% Pb, 1,8% Cu, 9,6% Zn, 1,4% As, 6,5% S, 5,5% Si02, 6,3%Na + K, 2,2% Cl, 7,3% C, w ilości 15,0 Mg na dobę, żelaza metalicznego w postaci drobnych wiórów i opiłków w ilości 12,0 Mg na dobę, tlenków żelaza w postaci zgorzeliny walcowniczej o wilgotnoś ci 10%, zawierających 65% Fe, w iloś ci 59,8 Mg na dobę i węglanu sodu w ilości 1,5 Mg na dobę.

Do przygotowanej mieszaniny, o przeciętnej wilgotności około 10%, dodaje się lepiszcze w postaci soku gęstego, stanowiącego półprodukt z procesu otrzymywania cukru z buraków, zawierającego 30% sacharozy i 10% melasy, w ilości 38,1 Mg na dobę. Mieszaninę surowców ołowionośnych i dodatków technologicznych ponownie miesza się z lepiszczem w mieszadle dwuwał owym, i suszy się w suszarni obrotowej do uzyskania wilgotności 6%, zachowując temperaturę suszonej mieszaniny poniżej 400 K. Mieszaninę brykietuje się w brykieciarce walcowej, po czym brykiety sezonuje się

PL 203 989 B1 w czasie 24 godzin w temperaturze otoczenia. Brykiety transportuje się do zbiorników magazynowonamiarowych, umieszczonych nad piecem szybowym.

Do jednego z dwóch oddzielnych zbiorników, umieszczonych również nad piecem szybowym, wprowadza się kawałkowy żużel z procesu topienia odpadów ołowionośnych w piecach obrotowowahadłowych zawierający 4,9% Pb, 5,2% Cu, 6,8% Zn, 0,2% As, 25,2% Fe, 5,9% S, 17,6% SiO2, 9,2% Na + K, 0,8% Cl w ilości 59,8 Mg na dobę. Do drugiego zbiornika wprowadza się koks w ilości 47,9 Mg na dobę.

₂

Przygotowany materiał wsadowy wprowadza się do pieca szybowego, o powierzchni 9 m² w strefie dysz, w nabojach skł adają cych się z 0,600 Mg brykietów, 0,085 Mg kawałkowego ż u ż la z procesu topienia odpadów oł owionoś nych w piecach obrotowo-wahadłowych i 0,075 Mg koksu. Wsad przetapia się, w przeciwprądzie do spalin, w temperaturze 1570-1870 K. Proces topienia odbywa się przy użyciu powietrza, dostarczanego dyszami w ilości 30 m³/minutę na 1 m² powierzchni pieca szybowego w strefie dysz, wzbogaconego w tlen w ilości 25% objętości dostarczanego powietrza. Jako paliwo wykorzystuje się koks i węgiel, powstały w procesie pirolizy substancji bitumicznych zawartych w szlamach z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych i w szlamach zwrotnych z mokrego odpylania gazów z procesu odzyskiwania ołowiu z przemysł owych odpadów metali nież elaznych z hutnictwa miedzi w piecu szybowym.

W trakcie stopniowego nagrzewania wsadu i jego przemieszczania się ku doł owi pieca szybowego, po osiągnięciu przez górną powierzchnię wsadu temperatury 570 K, do pieca doładowuje się następne naboje wsadowe i kontynuuje się proces topienia. Uzyskane ciekłe produkty wyprowadza się, w sposób ciągły, do zbiornika syfonowego, a następnie do odstojnika, w którym następuje rozdział grawitacyjny poszczególnych produktów. Ołów surowy, stop żelazowo-arsenowy i stop siarczkowy spuszcza się okresowo do oddzielnych kadzi. Żużel wypływa w sposób ciągły rynną umieszczoną w górnej części odstojnika. Gazy odlotowe oczyszcza się z substancji stałych w odpylni suchej oraz w odpylni mokrej.

Z 557 Mg wsadu na dobę otrzymuje się 102,9 Mg oł owiu surowego, zawierającego 97,1% Pb, 1,3% Cu, 0,5% As, 0,1% S, 107,6 Mg stopu siarczkowego, zawierającego 7,2% Pb, 4,8% Cu, 0,3% As, 13,8% Zn, 28,5% Fe, 17,5% S, 6,8% Na + K, 0,3% Cl, 134,6 Mg żużla żelazowo-krzemianowego, zawierającego 0,5% Pb, 0,5% Cu, 8,2% Zn, 25,3% Fe, 0,2% As, 19,6% SiO², 9,1% Na + K, 1,0% S, i 0,5% Cl, 6,0 Mg stopu żelazowo-arsenowego, zawierającego 5,4% Pb, 8,5% Cu, 25,3% As i 55,6% Fe, 44,9 Mg szlamów ołowiowych z mokrego odpylania gazów odlotowych, zawierających 40,5% Pb, 2,5% Cu, 9,3% Zn, 5,1% As, 0,5% Fe, 10,8% S, 3,0% SiO², 5,5% Na + K, 10,5% Cl i 9,5% C, 15,0 Mg pyłów z odpylni suchej, zawierających 30,5% Pb, 1,8% Cu, 9,6% Zn, 1,4% As, 6,5% S, 5,5% SiO2, 6,3% Na + K, 2,2% Cl i 7,3% C. Uzysk ołowiu ze wsadu do ołowiu surowego wynosi 77,8%.

Claims (4)

1. Sposób odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych z hutnictwa miedzi, w którym mieszaninę ołowionośną w postaci szlamów z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych i tlenkowych pyłów z odpylania gazów z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym wraz z dodatkami technologicznymi, które stanowią żelazo i węglan sodu grudkuje się, po czym wprowadza się do nagrzanego pieca, topi się i dokonuje spustu ciekłych produktów, znamienny tym, że proces prowadzi się w piecu szybowym, przy czym do mieszaniny, przed grudkowaniem, wprowadza się szlamy zwrotne z mokrego odpylania gazów odlotowych z procesu odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych z hutnictwa miedzi w piecu szybowym w ilości 1-20 części wagowych na 100 części wagowych mieszaniny ołowionośnej w masie suchej, pyły zwrotne z odpylania gazów z procesu odzyskiwania ołowiu z przemysłowych odpadów metali nieżelaznych z hutnictwa miedzi w piecu szybowym w ilości 1-10 części wagowych na 100 części wagowych mieszaniny ołowionośnej w masie suchej, dodatek ż elazonoś ny w postaci tlenków ż elaza w iloś ci 5-30 części wagowych na 100 części wagowych mieszaniny ołowionośnej w masie suchej oraz lepiszcze w ilości 5-15 części wagowych na 100 części wagowych łącznie mieszaniny ołowionośnej w masie suchej i znane dodatki technologiczne, a jako lepiszcze stosuje się ług posulfitowy i/lub półprodukt z procesu wytwarzania cukru z buraków w postaci soku gęstego, zawierającego 20-40% sacharozy i 5-15% melasy, i tak otrzymaną mieszaninę brykietuje się, brykiety sezonuje się, a potem brykiety i następne dodatki

PL 203 989 B1 technologiczne w postaci kawałkowego żużla z procesu topienia odpadów ołowionośnych w piecu obrotowo-wahadłowym w ilości 5-50 części wagowych na 100 części wagowych brykietów, i koksu w ilości 1-15 części wagowych na 100 części wagowych łącznie brykietów i kawałkowego żużla z procesu topienia odpadów ołowionośnych w piecu obrotowo-wahadłowym, wprowadza się w sposób ciągły do pieca szybowego i proces topienia prowadzi się w przeciwprądzie do spalin, w temperaturze do 1870 K, a jako paliwo wykorzystuje się koks oraz węgiel powstały w procesie pirolizy substancji zawartych w szlamach z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych i w szlamach zwrotnych z mokrego odpylania gazów odlotowych z procesu odzyskiwania ołowiu w piecu szybowym, spalane przy użyciu powietrza wzbogaconego w tlen, przy czym ilość powietrza wynosi 23-35 m³/minutę na 1 m² powierzchni pieca w strefie dysz, a ilość tlenu wynosi 23-28%, korzystnie 25% objętości dostarczanego powietrza.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ilość szlamów z mokrego odpylania gazów z procesu topienia koncentratów miedzi w piecach szybowych do iloś ci tlenkowych pył ów z odpylania gazów z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym kształtuje się w proporcji od 5 : 1 do 1 : 1, w przeliczeniu na masę suchą.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako tlenki żelaza stosuje się zgorzelinę walcowniczą, zawierającą 55-65% Fe oraz 5-15% emulsji olejowo-wodnej i/lub pyły stalownicze z procesu przetapiania złomu w piecach elektrycznych, zawierające 20-35% Fe.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że brykiety sezonuje się w temperaturze otoczenia, w czasie 12-24 godzin.