RU2135614C1 - Способ переработки окисленного полиметаллического сырья - Google Patents
Способ переработки окисленного полиметаллического сырья Download PDFInfo
- Publication number
- RU2135614C1 RU2135614C1 RU97119397A RU97119397A RU2135614C1 RU 2135614 C1 RU2135614 C1 RU 2135614C1 RU 97119397 A RU97119397 A RU 97119397A RU 97119397 A RU97119397 A RU 97119397A RU 2135614 C1 RU2135614 C1 RU 2135614C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- melt
- reducing agent
- raw materials
- slag
- Prior art date
Links
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000003913 materials processing Methods 0.000 title 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 7
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims abstract description 3
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 30
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 4
- 239000011133 lead Substances 0.000 abstract description 7
- 239000011701 zinc Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000011135 tin Substances 0.000 abstract description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 abstract description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Способ может быть использован для переработки окисленных полиметаллических промпродуктов, содержащих цинк, свинец, олово, медь, никель, кобальт, железо и другие металлы. Переработка окисленного полиметаллического сырья в электропечи постоянного тока включает разогрев сырья пропусканием тока с помощью анодных и катодных электродов с образованием шлакометаллического расплава и подачу восстановителя, причем после разогрева до заданной температуры анодные электроды поднимают, поддерживая дугу между ними и уровнем расплава, глубину погружения катодных электродов поддерживают в пределах 0,2-0,9 высоты слоя шлака, считая от его нижнего уровня, через электроды подают газ, в расплав в качестве восстановителя подают твердый углерод. Через электроды подают газоообразный восстановитель в виде углеродных газов метана и/или пропан/бутана, предварительно смешанных с воздухом, или смесь угольной пыли с нейтральным газом. В потоке газа создают пульсации с частотой 3-20 Гц, ускоряется восстановление ценных металлов из расплава окисленного полиметаллического сырья, снижается расход электроэнергии. 5 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к электротермическим способам переработки окисленных полиметаллических промпродуктов, содержащих цинк, свинец, олово, медь, никель, кобальт, железо и др. металлы, шлаков, шламов, кеков, клинкеров, и может быть использовано на предприятиях цветной металлургии.
Известен способ переработки цинкосодержащих шлаков /авт. свид. СССР 609441 МКИ (5) C 22 B 7/04 12.02.76 /15.11.88/, включающий обработку расплавов восстановителем и их продувку нейтральным газом, по которому расплав продувают азотной плазмой с температурой 2000-7000 К. Недостатком способа являются техническая сложность ввода нагретого до указанной температуры газа в расплав, низкий тепловой КПД процесса нагрева шлака и экранирование нейтральным газом поверхности шлакового расплава в высокотемпературной зоне, где целевые химические процессы, в данном случае реакции восстановления, могли бы идти с максимальной скоростью.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки окисленного полиметаллического сырья, описанный в авторском свидетельстве СССР N 1463782 МКИ(5) C 22 B 7/04, 1989 г. , согласно которому восстановление шлакового расплава в электропечи производится загружаемым на его поверхность углеродсодержащим восстановителем, в слой которого на его высоту погружаются анодные и катодные электроды при соотношении диаметра электродов, высоты слоев восстановителя и шлакового расплава 1:/0,1- 1,0/:/0,3-1,5/. Это обеспечивает прогрев расплава пропускаемым током в зоне его контакта с восстановителем.
Главным недостатком способа является пассивность основной массы расплава ниже электродов, которая выведена из зоны нагрева и конвективного тепло- и массообмена - это ограничивает восстановление диффузионными низкоскоростными процессами и может приводить к захолаживанию придонной части расплава и образованию настылей.
Изобретательской задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является ускорение процесса восстановления ценных металлов из расплава окисленного полиметаллического сырья сложного состава и снижение расхода электроэнергии.
Указанная задача решается за счет того, что в способе переработки окисленного полиметаллического сырья в электропечи постоянного тока путем разогрева сырья пропусканием тока с помощью анодных и катодных электродов с образованием шлакометаллического расплава и подачи восстановителя, после разогрева до заданной температуры анодные электроды поднимают над расплавом, поддерживая дугу между уровнем расплава и анодными электродами, глубину погружения катодных электродов поддерживают в пределах 0,2-0,9 высоты слоя шлака, считая от его нижнего уровня, а через электроды подают газ, причем в расплав в качестве восстановителя подают твердый углерод, а через электроды подают газообразный восстановитель в виде углеводородных газов метана и/или пропан/бутана, газообразный восстановитель предварительно смешивают с воздухом, в качестве восстановителя через электроды подают пылеуголь в смеси с нейтральным газом, а в потоке подаваемого через электроды газа создают пульсации с частотой 5-20 Гц.
На чертеже показана схема электропечи для осуществления данного способа. Электропечь 1 в рабочем режиме заполнена расплавом шлака 2 и металла 3. Один электрод - катод 4 опущен в расплав шлака 2. Другой электрод - анод 5 поднят над поверхностью расплава шлака 2 и между его нижним торцом и поверхностью горит электрическая дуга 7. Оба электрода 4, 5 выполнены трубчатыми и через них подается газообразный восстановитель 6. Подина 8 электропечи 1 выполнена футерованной огнеупорным кирпичом.
Пример осуществления способа.
В печи постоянного тока типа руднотермической после выпуска расплава предыдущей плавки электроды 4, 5 опускают до подины 8, подают на них напряжение и устанавливают заданный ток, после чего загружают перерабатываемое сырье и ведут его расплавление и прогрев до необходимого уровня температуры; в качестве перерабатываемого сырья может быть использован и жидкий необедненный шлак предыдущего печного передела. После достижения заданной температуры анодные электроды 5 поднимают так, чтобы между ними и расплавом поддерживались дуги 7, а катодные электроды 4 устанавливают на расстоянии их рабочих торцов от подины 8, равном 0,2-0,9 высоты шлакового расплава, и через электроды подают нейтральный газ, например, азот, на поверхность расплава - твердый углеродистый восстановитель, например, коксик и ведут процесс восстановления и барботажного перемешивания шлакового расплава до снижения содержания в шлаке извлекаемых металлов /цинк, свинец, медь, олово и др./, после чего вскрывают леточные отверстия в печи и выпускают металлический и шлаковый расплавы. В процессе плавки по мере образования и накопления металлической донной фазы и срабатывания графитовых /угольных/ электродов-катодов корректируют их заглубление в шлаковом расплаве. При наличии природного газа или газообразных углеводородов расход коксика может быть снижен вплоть до нуля от частично или полностью заменен газообразным углеводородом, который подается через все или дуговые электроды 5 - в последнем случае через погруженные в расплав электроды 4 подают нейтральный газ; углеводород на участке перед электродами смешивают с воздухом исходя из мольного соотношения кислород/углерод 0,1-0,3 соотношения. Вместо газообразных восстановителей может быть использован пылеуголь, подаваемый через электроды с потоком нейтрального газа из дозирующего питателя; для ускорения процесса на линиях подачи газов перед электродами устанавливают прерыватели газовых потоков, настроенные на частоту 5-20 Гц, на дуговых электродах пульсирующий режим может быть обеспечен в схеме электропитания за счет колебаний величины силы тока в дугах.
Процесс может осуществляться при использовании газообразных, твердых углеродистых восстановителей или их сочетания и проводиться в обычных печах типа руднотермических при переводе их на постоянный ток. Уровень погружения катодов в шлаковый расплав зависит от масштаба печи и высоты слоя шлака: расстояние от торца электродов до подины или образовавшейся в процессе восстановления металлической донной фазы менее 0,2 высоты шлакового слоя может привести к ускоренному разрушению огнеупорного слоя подины или перемешиванию шлакового и металлического расплавов струями подаваемого через эти электроды газа, расстояние более 0,9 высоты слоя шлака приведет к захолаживанию придонной части расплава и увеличению пылевыноса. Диапазон мольных соотношений кислорода и углерода в смеси восстановительного газа и воздуха 0,1-0,3, подаваемой через электроды, обеспечивает отсутствие отложений пироуглерода и забивания газовых каналов в электродах при сохранении высокого восстановительного потенциала смеси. Диапазон частот пульсаций 5-20 Гц, накладываемых на потоки подаваемого через электроды газа, как показывают экспериментальные исследования, обеспечивают кратчайшее время выравнивания концентрации компонентов в жидкой ванне.
Проверку предлагаемого способа осуществляли на прямоугольной в плане электропечи постоянного тока с емкостью ванны 4 т и мощностью 600 кВт с двумя графитовыми круглыми электродами диаметром 200 мм с осевыми каналами диаметром 40 мм. В качестве нейтрального газа использовали азот, восстановителя - природный газ, коксик и пылеуголь; исходное сырье - шлак шахтной плавки медеплавильного завода, содержащий 7,4% Zn; 0,4% Pb; 1,1% Cu; 27,2% Feобщ.; 26,5% SiO2; 12,2% CaO; 1,5 вес.% MgO. Условия и результаты плавок представлены в таблице - эффективность процесса оценивали по времени снижения содержания цинка в шлаке до уровня 0,5 вес.%, разделение донной и шлаковой фаз - по содержанию меди в шлаке /hэ, - расстояние от торца электрода в расплаве до границы с данной фазой, hш - высота шлакового слоя/:
Таким образом, изобретательская задача решается за счет сочетания нескольких эффектов: электролизного при погружении катодных электродов в расплав, повышения температуры расплава в зоне его контакта с восстановителем в области дугового разряда и перемешивания расплава при барботаже через него газа, подаваемого через погруженные в расплав катодные электроды. Дополнительное перемешивание расплава может быть получено за счет наложения низкочастотных пульсаций на потоки подаваемого через электроды газа.
Таким образом, изобретательская задача решается за счет сочетания нескольких эффектов: электролизного при погружении катодных электродов в расплав, повышения температуры расплава в зоне его контакта с восстановителем в области дугового разряда и перемешивания расплава при барботаже через него газа, подаваемого через погруженные в расплав катодные электроды. Дополнительное перемешивание расплава может быть получено за счет наложения низкочастотных пульсаций на потоки подаваемого через электроды газа.
Такое осуществление способа позволяет, как это видно из таблицы, повысить скорость процесса, снизить удельный расход электроэнергии.
Claims (6)
1. Способ переработки окисленного полиметаллического сырья в электропечи постоянного тока путем разогрева сырья пропусканием тока с помощью анодных и катодных электродов с образованием шлакометаллического расплава и подачи восстановителя, отличающийся тем, что после разогрева до заданной температуры анодные электроды поднимают над расплавом, поддерживая дугу между уровнем расплава и анодными электродами, глубину погружения катодных электродов поддерживают в пределах 0,2 - 0,9 высоты слоя шлака, считая от его нижнего уровня, а через электроды подают газ.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в расплав в качестве восстановителя подают твердый углерод.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что через электроды подают газообразный восстановитель в виде углеводородных газов метана и/или пропан/бутана.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что газообразный восстановитель предварительно смешивают с воздухом.
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве восстановителя через электроды подают пылеуголь в смеси с нейтральным газом.
6. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что создают пульсации потока подаваемого через электроды газа с частотой 5 - 20 Гц.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119397A RU2135614C1 (ru) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | Способ переработки окисленного полиметаллического сырья |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119397A RU2135614C1 (ru) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | Способ переработки окисленного полиметаллического сырья |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2135614C1 true RU2135614C1 (ru) | 1999-08-27 |
Family
ID=20199273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97119397A RU2135614C1 (ru) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | Способ переработки окисленного полиметаллического сырья |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2135614C1 (ru) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4110107A (en) * | 1977-06-16 | 1978-08-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Process for reducing molten furnace slags by carbon injection |
-
1997
- 1997-12-02 RU RU97119397A patent/RU2135614C1/ru active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4110107A (en) * | 1977-06-16 | 1978-08-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Process for reducing molten furnace slags by carbon injection |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2261922C2 (ru) | Способ получения металлов и металлических сплавов | |
| US8241391B2 (en) | Process and equipment for the treatment of loads or residues of non-ferrous metals and their alloys | |
| RU97118334A (ru) | Установка и способ для получения расплавов железа | |
| US10006100B2 (en) | Plasma induced fuming | |
| US4168156A (en) | Method of and electric furnace for processing nonferrous molten slags | |
| US2909422A (en) | Method of improving the quality and productivity of electric arc furnace steel | |
| KR970001425B1 (ko) | 미립 금속 산화물을 용해하기 위한 노 및 그 방법 | |
| US4334917A (en) | Carbothermic reduction furnace | |
| RU2135614C1 (ru) | Способ переработки окисленного полиметаллического сырья | |
| JP2004520478A (ja) | フェロアロイの製造 | |
| JPH101728A (ja) | 酸化錫の還元処理方法及び装置 | |
| RU2058407C1 (ru) | Способ переработки вторичного медно-цинкового сырья | |
| RU2165461C2 (ru) | Способ производства чугуна и шлака | |
| KR20250028427A (ko) | 전기 용융기 내에서의 철 용융물의 생산 방법 | |
| US3909243A (en) | Recovery of both brass and zinc from metallurgical residues by carbon flotation method | |
| RU2170278C2 (ru) | Способ получения первичного алюминия и устройство для его осуществления | |
| US7824468B2 (en) | Carbothermic processes | |
| RU60936U1 (ru) | Устройство для прямого восстановления металлов | |
| RU2318876C1 (ru) | Устройство для прямого восстановления металлов | |
| US1221139A (en) | Apparatus and method for producing metals of improved quality. | |
| RU2476599C2 (ru) | Способ электродугового жидкофазного углетермического восстановления железа из оксидного сырья и устройство для его осуществления | |
| RU2176276C2 (ru) | Способ обеднения шлаков, содержащих тяжелые цветные и благородные металлы | |
| US4540433A (en) | Treatment of ferromanganese | |
| US1034784A (en) | Method of producing refined metals and alloys. | |
| RU61283U1 (ru) | Плазменно-дуговая печь |