RU2840418C1 - Method of preparing raw material for production of zinc oxide by waelz process - Google Patents
Method of preparing raw material for production of zinc oxide by waelz process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2840418C1 RU2840418C1 RU2024121377A RU2024121377A RU2840418C1 RU 2840418 C1 RU2840418 C1 RU 2840418C1 RU 2024121377 A RU2024121377 A RU 2024121377A RU 2024121377 A RU2024121377 A RU 2024121377A RU 2840418 C1 RU2840418 C1 RU 2840418C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- waelz
- reducing agent
- zinc oxide
- charge
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству оксида цинка с использованием вельц-процесса.The invention relates to non-ferrous metallurgy, namely to the production of zinc oxide using the Waelz process.
Известно, что в качестве восстановителя в вельц-процессе используется углеродистое топливо - коксовая мелочь (коксик) и каменный уголь [Козлов П.A. Вельц-процесс, 2002, М.: Издательский дом "Руда и Металлы", 176 с.]. При этом на восстановление потребляется до 30% от массы загруженного в печь углерода и на горение с выделением тепла - до 40%. Известно, что повышение скорости реакции восстановления можно добиться за счет повышения удельной поверхности топлива, при этом нижний предел крупности сырья вельц-процесса ограничен 0,3…0,7 мм. Наиболее эффективно происходит горение твердого углеродистого топлива при содержании фракции менее 600…50 мкм более 90% [Бабий В.И. Горение угольной пыли и расчет пылеугольного факела / В.И. Бабий, Ю.Ф. Куваев. - М.: Энергоатомиздат, 1986.]. Таким образом, условия эффективного горения углеродистого топлива и требования к гранулометрическому составу сырья для вельцевания существенно различаются.It is known that carbon fuel, such as coke breeze (coke) and coal, is used as a reducing agent in the Waelz process [Kozlov P.A. The Waelz Process, 2002, Moscow: Ore and Metals Publishing House, 176 p.]. In this case, up to 30% of the mass of carbon loaded into the furnace is consumed for reduction, and up to 40% is consumed for combustion with heat release. It is known that an increase in the rate of the reduction reaction can be achieved by increasing the specific surface area of the fuel, while the lower limit of the grain size of the Waelz process raw material is limited to 0.3 ... 0.7 mm. The combustion of solid carbon fuel is most effective when the content of the fraction less than 600 ... 50 μm is more than 90% [Babiy V.I. Combustion of coal dust and calculation of a pulverized coal torch / V.I. Babiy, Yu.F. Kuvaev. - M.: Energoatomizdat, 1986.]. Thus, the conditions for efficient combustion of carbon fuel and the requirements for the granulometric composition of raw materials for Waelz kiln differ significantly.
Также известно, что для производства оксида цинка вельцеванием необходимо гранулировать шихту (исходное сырье). Такая подготовка шихты обеспечивает повышение возгонки Zn в вельц-оксид и снижение выноса пыли. С учетом необходимости обеспечения требуемого модуля основности (до 3,0 ед.), влияющего на образование настылей во вращающейся трубчатой печи, в качестве флюсов используют известь. Известь, кроме добавки CaO (офлюсования), улучшает способность шихты к грануляции [Козлов П.A. и др. Переработка цинксодержащей пыли электродуговых печей. Журнал "Цветные металлы", N7, Издательский дом "Руда и Металлы", 2009]. Добавка оксида кальция извести также способствует повышению степени извлечения ценных компонентов в вельц-оксид и растворы [RU 2484153].It is also known that for the production of zinc oxide by Waelz-furnace it is necessary to granulate the batch (raw material). Such preparation of the batch provides an increase in the sublimation of Zn into Waelz-oxide and a decrease in dust removal. Taking into account the need to ensure the required basicity modulus (up to 3.0 units), which affects the formation of scale in a rotary tube furnace, lime is used as a flux. Lime, in addition to the addition of CaO (fluxing), improves the ability of the batch to granulation [Kozlov P.A. et al. Processing of zinc-containing dust of electric arc furnaces. Magazine "Non-ferrous Metals", N7, Publishing House "Ore and Metals", 2009]. The addition of calcium oxide to lime also helps to increase the degree of extraction of valuable components into Waelz-oxide and solutions [RU 2484153].
Известен способ переработки пылей ЭДП по патенту RU 2653394, согласно которому пыль ЭДП смешивают с флюсом - известняком в количестве 4÷5% от веса пылей, для обеспечения отношения CaO/SiO2=0,9÷1,1 и коксиком (коксовая мелочь). Расход коксика 230-250 кг/т пыли. Шихту окатывают со связующим (известь, расход 1÷2%) и направляют на вельцевание I (температура в реакционной зоне печи 1250°С). Черновой вельц-оксид (смесь феррита и оксида цинка, с галогенидами цинка и свинца) направляют на вельцевание II (температура в реакционной зоне печи 900-1000°С). В процессе вельцевания II в возгоны переходят галогениды и свинец, а в клинкере остается смесь оксида и феррита цинка. Клинкер направляется на гидрометаллургическую переработку с извлечением цинка в раствор.A method for processing EAF dust is known according to patent RU 2653394, according to which EAF dust is mixed with a flux - limestone in the amount of 4-5% of the dust weight, to ensure the ratio CaO/SiO2 = 0.9-1.1 and coke (coke breeze). Coke consumption is 230-250 kg / t of dust. The batch is pelletized with a binder (lime, consumption 1-2%) and sent to Waelz I (temperature in the reaction zone of the furnace is 1250 ° C). Rough Waelz oxide (a mixture of ferrite and zinc oxide, with zinc and lead halides) is sent to Waelz II (temperature in the reaction zone of the furnace is 900-1000 ° C). In the process of Waelz II, halides and lead are converted into sublimates, and a mixture of zinc oxide and ferrite remains in the clinker. The clinker is sent for hydrometallurgical processing with the extraction of zinc into solution.
Из уровня техники известно, что в качестве топлива для вельцевания используется коксовая мелочь или уголь со следующими параметрами: содержание углерода общего не менее 80%; содержание фракции менее 5 мм более 90%. Главным недостатком такого материала является его взрывоопасность при измельчении до эффективного уровня использования (менее 50 мкм), а также рост уноса пыли при вельцевании.It is known from the state of the art that coke breeze or coal with the following parameters is used as fuel for Waelz kiln: total carbon content of at least 80%; content of fractions less than 5 mm more than 90%. The main disadvantage of such material is its explosiveness when crushed to an effective level of use (less than 50 µm), as well as an increase in dust carryover during Waelz kiln.
Известен патент [RU 2359045], в котором предлагается использовать пылевидный углеродистый материал с энергией активации реакции газификации углерода в пределах 56-209 кДж/моль вводится в качестве восстановителя при обжиг-плавке сухой шихты во взвешенном состоянии в атмосфере кислорода с получением диспергированного оксидного расплава. В данном патенте используется эффект от мелкодисперсного твердого топлива, однако изобретение не может обеспечить производство оксида цинка вельц-процессом.A patent is known [RU 2359045], which proposes to use a dust-like carbonaceous material with an activation energy of the carbon gasification reaction in the range of 56-209 kJ/mol, introduced as a reducing agent during the roasting-melting of a dry charge in a suspended state in an oxygen atmosphere to obtain a dispersed oxide melt. This patent uses the effect of finely dispersed solid fuel, but the invention cannot ensure the production of zinc oxide by the Waelz process.
Известно а.с. СССР №1731850А1, кл. С22В 19/38, 05.06.90, опубл., бюл. №17 от 07.05.1992 г., в котором описана шихта, содержащая следующие компоненты, мас.%: цинксвинецсодержащий шлак - 32-46; кальцийсодержащие хвосты от очистки сточных вод - 28-40; твердый углеродистый восстановитель - остальное. Главным недостатком этого решения является то, что при его реализации вельц-возгоны (конечный продукт вельцевания) содержат в своем составе значительное количество свинца, который усложняет дальнейшую гидрометаллургическую переработку. Кроме того, кальцийсодержащие хвосты от очистки сточных вод не имеют свойств гидравлического вяжущего, и поэтому не могут улучшить прочность гранул. Соответственно, поскольку гранул получатся непрочными, при вельцевании шихты будет выделяться значительное количество пыли, что способствует повышенному расходу минерального сырья, к числу которого относится кальцийсодержащие хвосты.It is known the USSR A.S. No. 1731850A1, class C22B 19/38, 05.06.90, published, bulletin No. 17 of 07.05.1992, which describes a charge containing the following components, wt.%: zinc-lead-containing slag - 32-46; calcium-containing tailings from wastewater treatment - 28-40; solid carbonaceous reducing agent - the rest. The main disadvantage of this solution is that when it is implemented, Waelz sublimes (the final product of Waelzation) contain a significant amount of lead, which complicates further hydrometallurgical processing. In addition, calcium-containing tailings from wastewater treatment do not have the properties of a hydraulic binder, and therefore cannot improve the strength of the granules. Accordingly, since the granules will be fragile, a significant amount of dust will be released during the Waelz process, which will contribute to increased consumption of mineral raw materials, which include calcium-containing tailings.
Кроме изложенных, существуют изобретения [SU 358371, SU 342922, SU 1062288A1, SU 901315A1, SU 396412A1], в которых в состав шихты подают тонкоизмельченный углеродистый восстановитель в количестве не более 75% от общего расхода углеродистого восстановителя.In addition to those described, there are inventions [SU 358371, SU 342922, SU 1062288A1, SU 901315A1, SU 396412A1], in which finely ground carbonaceous reducing agent is added to the charge in an amount of no more than 75% of the total consumption of carbonaceous reducing agent.
Наиболее близким аналогом является патент [RU 2496895, опубл. 27.10.2013], в котором описан способ вальцевания цинковых кеков, включающий смешение, окатывание цинковых кеков совместно с твердым углеродсодержащим материалом и вельцевание окатанного материала, отличающийся тем, что на стадию смешения подают смесь кальций- и магнийсодержащих материалов при содержании оксида магния в смеси 20-50% и соотношении в шихте (CaO+MgO)/SiO2=2÷4, окатывание смеси ведут совместно с твердым углеродсодержащим материалом крупностью менее 2 мм и вельцевание окатанного материала ведут с добавкой углеродсодержащего материала крупностью более 2 мм при температуре 1100°C.The closest analogue is the patent [RU 2496895, published 27.10.2013], which describes a method for rolling zinc cakes, including mixing, pelletizing zinc cakes together with a solid carbon-containing material and Waelz-rolling the rounded material, characterized in that a mixture of calcium- and magnesium-containing materials is fed to the mixing stage with a magnesium oxide content in the mixture of 20-50% and a ratio in the batch of (CaO+MgO)/SiO2=2÷4, the mixture is pelletized together with a solid carbon-containing material with a size of less than 2 mm, and Waelz-rolling of the rounded material is carried out with the addition of a carbon-containing material with a size of more than 2 mm at a temperature of 1100°C.
В прототипе предлагается использовать в качестве углеродсодержащего материала отходы угольной и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности. При этом крупность материала предлагается держать на уровне более 500 мкм.The prototype proposes to use waste from the coal and oil refining industries as carbon-containing material. The size of the material is proposed to be kept at a level of more than 500 microns.
Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении эффективности использования твердого топлива при одновременном повышении прочности гранул шихты, что снижает выбросы пыли.The technical result of the present invention consists in increasing the efficiency of using solid fuel while simultaneously increasing the strength of the charge granules, which reduces dust emissions.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен способ получения шихты для вельцевания, получения шихты для получения оксида цинка вельцеванием, включающий операции дозирования, смешения и окатывания (грануляция), отличающийся тем, что в состав шихты подают тонкоизмельченный углеродистый восстановитель с содержанием фракции менее 50 мкм более 90%, в количестве не более 75% от общего расхода углеродистого восстановителя. При этом для повышения эффективности газификации углерода по реакции С+MexOy→CO+MexOy-1 необходимо, чтобы в составе твердого топлива присутствовало не менее 3% по массе оксидов следующих металлов: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn.The specified technical result is achieved due to the fact that a method is claimed for obtaining a charge for Waelz, obtaining a charge for obtaining zinc oxide by Waelz, including the operations of dosing, mixing and pelletizing (granulation), characterized in that a finely ground carbonaceous reducing agent with a fraction content of less than 50 μm more than 90% is fed into the charge, in an amount of no more than 75% of the total consumption of the carbonaceous reducing agent. At the same time, in order to increase the efficiency of carbon gasification according to the reaction C + Me x O y → CO + Me x O y-1, it is necessary that the solid fuel contain at least 3% by weight of oxides of the following metals: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn.
Предпочтительно в качестве углеродистого материала используется сажа от пиролиза резинотехнических изделий или железококс.Preferably, carbon black from the pyrolysis of rubber products or iron coke is used as the carbon material.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Заявленный способ получения шихты для вельцевания, получения шихты для получения оксида цинка вельцеванием, включает операции дозирования, смешения и окатывания (грануляция).The claimed method for obtaining a charge for Waelz processing, obtaining a charge for obtaining zinc oxide by Waelz processing, includes the operations of dosing, mixing and pelletizing (granulation).
новым в способе является то, что в состав шихты подают тонкоизмельченный углеродистый восстановитель с содержанием фракции менее 50 мкм более 90%, в количестве не более 75% от общего расхода углеродистого восстановителя. При этом для повышения эффективности газификации углерода по реакции С+MexOy→CO+MexOy-1 необходимо, чтобы в составе твердого топлива присутствовало не менее 3% по массе оксидов следующих металлов: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn.The new feature of the method is that finely ground carbonaceous reducing agent with a fraction content of less than 50 μm more than 90% is added to the charge in an amount of no more than 75% of the total consumption of carbonaceous reducing agent. At the same time, to increase the efficiency of carbon gasification by the reaction C + Me x O y → CO + Me x O y-1 , it is necessary that the solid fuel contain at least 3% by weight of oxides of the following metals: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn.
Предпочтительно в качестве углеродистого материала используется сажа от пиролиза резинотехнических изделий или железококс.Preferably, carbon black from the pyrolysis of rubber products or iron coke is used as the carbon material.
Реализация всех указанных в заявленном способе условий увязана с необходимостью:The implementation of all the conditions specified in the declared method is linked to the need to:
- закатывания мелкой фракции углеродистого топлива внутрь гранул (для этого требуется содержание фракции топлива менее 50 мкм более 90%, что обеспечивает удельную поверхность взаимодействия углерода и компонентов шихты 3000 см2/г и более);- rolling the fine fraction of carbon fuel into granules (this requires a fuel fraction content of less than 50 µm of more than 90%, which ensures a specific surface area of interaction between carbon and charge components of 3000 cm2 /g or more);
- обеспечения наличия топлива не только в гранулах, но и между ними (для этого количество такого топлива не более 75% от массы углеродистого восстановителя); если содержание указанного материала более 75%, то часть пыли не закатывается внутрь гранул и выносится из печи с дымовыми газами;- ensuring the presence of fuel not only in the granules, but also between them (for this, the amount of such fuel is no more than 75% of the mass of the carbonaceous reducing agent); if the content of the specified material is more than 75%, then some of the dust does not roll into the granules and is carried out of the furnace with the flue gases;
- обеспечения быстрой газификации углерода по реакции С+MexOy→CO+MexOy-1 (для этого в составе твердого топлива присутствовало не менее 3% (по массе) оксидов следующих металлов: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn); если содержание оксидов указанных металлов менее 3% (по массе), их каталитическое действие на газификацию резко снижается, что связано с ~25% газификацией углерода, содержание углерода в топливе не менее 70%, отношение массы одного моля углерода и одного моля наиболее «легкого» оксида из указанных металлов 0,176; в этом случае получаем 0,7*0,25*0,176=0,03 или 3%.- ensuring rapid gasification of carbon by the reaction С+Me x O y →CO+Me x O y-1 (for this purpose, the solid fuel contained at least 3% (by weight) of oxides of the following metals: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn); if the content of oxides of the specified metals is less than 3% (by weight), their catalytic effect on gasification is sharply reduced, which is associated with ~25% gasification of carbon, the carbon content in the fuel is at least 70%, the ratio of the mass of one mole of carbon and one mole of the “lightest” oxide of the specified metals is 0.176; in this case, we get 0.7*0.25*0.176=0.03 or 3%.
Влияние всех указанных металлов на заявленный результат определяется реакциями:The influence of all the specified metals on the stated result is determined by the reactions:
С+Cr2O3→CO+CrC+ Cr2O3 →CO+ Cr
С+MnO→CO+MnC+MnO→CO+Mn
С+FeO→CO+FeC+FeO→CO+Fe
С+CoO→CO+FeC+CoO→CO+Fe
С+NiO→CO+NiC+NiO→CO+Ni
С+CuO→CO+CuC+CuO→CO+Cu
C+ZnO→CO+ZnC+ZnO→CO+Zn
Изобретение используется следующим образом.The invention is used as follows.
Процесс вельцевания ведут в одну стадию.The Waelz process is carried out in one stage.
Компоненты шихты для получения оксида цинка вельцеванием дозируются, смешиваются и окатываются (гранулируются), при этом в качестве топлива используют тонкоизмельченный углеродистый восстановитель с содержанием фракции менее 50 мкм более 90%, в количестве не более 75% от общего расхода углеродистого восстановителя твердого топлива, в котором присутствует не менее 3% (по массе) оксидов следующих металлов: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn. В качестве такого материала может быть использован тонкоизмельченный специальный железококс, или предпочтительно сажа от пиролиза резинотехнических изделий. При использовании сажи необходимость в измельчении отсутствует (она сразу соответствует требованиям).The components of the batch for obtaining zinc oxide by Waelz are dosed, mixed and pelletized (granulated), while finely ground carbonaceous reducing agent with a fraction content of less than 50 μm more than 90% is used as fuel, in an amount of no more than 75% of the total consumption of carbonaceous reducing agent of solid fuel, which contains at least 3% (by weight) of oxides of the following metals: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn. Finely ground special iron coke, or preferably soot from the pyrolysis of rubber products, can be used as such material. When using soot, there is no need for grinding (it immediately meets the requirements).
Подача именно такого восстановителя позволяет:The supply of this particular reducing agent allows:
- повысить скорости реакций углерода;- increase the rate of carbon reactions;
- повысить скорость восстановления цинка в слое шихты;- increase the rate of zinc recovery in the charge layer;
- получить прочные гранулы и за счет этого повысить эффективность вельц-процесса, в том числе за счет снижения пылевыноса.- to obtain strong granules and thereby increase the efficiency of the Waelz process, including by reducing dust emission.
Ограничение использования мелкого материала согласно изобретению связано с тем, что не менее 25% углеродистого материала должно быть представлено коксовой мелочью и находиться между гранулами.The limitation of the use of fine material according to the invention is due to the fact that at least 25% of the carbon material must be represented by coke fines and be located between the granules.
Повышение скорости химических реакций обеспечит рост производительности, а прочные гранулы позволяет эффективно осуществлять вельц-процесс с минимальными выбросами пыли. Эти отличительные признаки в совокупности и достигаемый ими эффект (который выражается в улучшении окомкования и повышении производительности) составляют отличие от наиболее близкого аналога.Increasing the speed of chemical reactions will ensure increased productivity, and the durable granules allow for the Waelz process to be carried out efficiently with minimal dust emissions. These distinctive features together and the effect they achieve (which is expressed in improved pelletizing and increased productivity) make up the difference from the closest analogue.
Так, в прототипе не достигается улучшение прочности гранул при окомковании шихты, и не реализуется эффект от измельчения топлива.Thus, the prototype does not achieve an improvement in the strength of granules during pelletizing of the charge, and the effect of grinding the fuel is not realized.
Реализация заявленного способа была апробирована. ниже представлены примеры реализации, доказывающие достижение заявленного результата.The implementation of the claimed method has been tested. Below are examples of implementation proving the achievement of the claimed result.
Пример 1Example 1
Для испытаний использовали следующее соотношение твердого топлива:The following solid fuel ratio was used for the tests:
содержание коксика 100 % (прототип);coke content 100% (prototype);
содержание коксика 75 %, сажи - 25%;coke content 75%, soot - 25%;
содержание коксика 50 %, сажи - 50%;coke content 50%, soot - 50%;
содержание коксика 25 %, сажи - 75%;coke content 25%, soot - 75%;
содержание сажи 100 %;soot content 100%;
Коксовая мелочь не соответствует требованиям изобретения, сажа - полностью соответствует.Coke breeze does not meet the requirements of the invention, but soot does fully meet them.
В табл. 1 показаны определяемые свойства пыли, флюса и твердого топлива перед окомкованием.Table 1 shows the determined properties of dust, flux and solid fuel before pelletizing.
Таблица 1. Свойства шихтовых компонентовTable 1. Properties of charge components
Получение гранул включает в себя следующие действия: к шихте добавляется вода (мелкодисперсное распыление) в количестве, необходимом для формирования гранул.. После получения зародышей размером от +1 до -2 мм добавляем шихту и воду, для увеличения размеров гранул и образования новых. Соотношение компонентов (пыль ДСП: углеродистое топливо: известковая пыль) во всех опытах одинаково.Obtaining granules includes the following steps: water is added to the batch (fine spraying) in the amount necessary to form granules. After obtaining embryos of +1 to -2 mm in size, we add the batch and water to increase the size of the granules and form new ones. The ratio of components (chipboard dust: carbon fuel: lime dust) is the same in all experiments.
В качестве прототипа выбран состав с содержание сажи 0% (в таблицах выделено серой заливкой).A composition with a soot content of 0% was selected as a prototype (highlighted in gray in the tables).
В результате окомкования пыли шихт с различным содержанием сажи гранулометрический состав имеет следующий вид (табл. 2). Видно, что добавка сажи снижает количество мелкой фракции (-2 мм).As a result of pelletizing the dust of batches with different soot content, the granulometric composition has the following form (Table 2). It is evident that the addition of soot reduces the amount of fine fraction (-2 mm).
Таблица 2. Гранулометрический состав полученных гранулTable 2. Granulometric composition of the obtained granules
У полученных сырых гранул (после накатки) и далее ежедневно в течение 7 дней вылеживания определялась прочность на сжатие.The compressive strength of the obtained raw granules (after rolling) and then daily for 7 days of aging was determined.
Прочность на сжатие определяется по величине, воздействующей на гранулы нагрузки, зафиксированной в момент его разрушения, и рассчитывается как среднеарифметическое из 10 определений.Compressive strength is determined by the magnitude of the load acting on the granules, recorded at the moment of its destruction, and is calculated as the arithmetic mean of 10 determinations.
На чертеже показан пример прочности на сжатие по средневзвешанному значению.The drawing shows an example of compressive strength based on the weighted average value.
Из чертежа видно, что гранулы с содержание сажи 25% - 75% показывают более высокую начальную прочность на сжатие и быстрый ее рост в течение времени вылеживания (рис.1).It can be seen from the drawing that granules with a carbon black content of 25% - 75% show a higher initial compressive strength and its rapid growth during the curing period (Fig. 1).
Результаты вельцевания этих шихт приведены в таблице 3.The results of Waelz kilning of these batches are given in Table 3.
Таблица 3. Результаты вельцевания по примеру 1Table 3. Results of Waelz testing according to example 1
Как видно из полученных данных, использование предлагаемого способа улучшает не только качество гранул, но и показатели процесса вельцевания. Также из этого примера видно, что повышение дозировки сажи выше 75% приводит к ухудшению параметров процесса.As can be seen from the obtained data, the use of the proposed method improves not only the quality of the granules, but also the indicators of the Waelz process. It is also clear from this example that increasing the soot dosage above 75% leads to deterioration of the process parameters.
Пример 2Example 2
Для оценки влияния отдельных составляющих формулы изобретения был проведен эксперимент, аналогичный Примеру 1. При этом сажа была заменена на углеродистый продукт аналогичной крупности, но в ней содержалось менее 3% оксидов металлов (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn). Результат приведен в таблице 4.To assess the influence of individual components of the invention formula, an experiment similar to Example 1 was conducted. In this case, the soot was replaced by a carbon product of similar size, but it contained less than 3% of metal oxides (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn). The result is given in Table 4.
Таблица 4. Результаты вельцевания по Примеру 2Table 4. Results of Waelz testing for Example 2
Как видно из полученных данных, отказ от требования к содержанию оксидов металлов (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) привел к снижению эффективности газификации и ухудшению показателей процесса вельцевания.As can be seen from the data obtained, the refusal to comply with the requirement for the content of metal oxides (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) led to a decrease in the efficiency of gasification and a deterioration in the performance of the Waelz process.
Таким образом, только реализация формулы изобретения в совокупности позволяет достичь заявленного эффекта.Thus, only the implementation of the invention formula as a whole allows achieving the stated effect.
Пример 3Example 3
Для подтверждения выбранных параметров топлива (содержание фракции углеродистого восстановителя менее 50 мкм более 90%) были проведены экспериментальные исследования. Для этого произведена шихта с использованием представленного изобретения с варьированием размера топлива и соотношения фракций, с оценкой влияния на прочность гранул, вынос пыли и степень использования топлива. Результаты исследования приведена в таблице 5.Experimental studies were conducted to confirm the selected fuel parameters (content of the carbonaceous reducing agent fraction less than 50 μm more than 90%). For this purpose, a charge was produced using the presented invention with varying fuel size and fraction ratio, with an assessment of the effect on granule strength, dust removal and fuel utilization. The results of the study are given in Table 5.
Таблица 5. Результаты исследования влияния крупности топлива на показатели вельцеванияTable 5. Results of the study of the influence of fuel size on the Waelz indicators
Прочность гранул при 100% - 7 кг, при 0% - 0 кг; вынос пыли при 100% - 120 кг/т, при 0% 0 кг/т; степень использования топлива при 100% - полное сгорание углерода до СО2.Granule strength at 100% - 7 kg, at 0% - 0 kg; dust removal at 100% - 120 kg/t, at 0% 0 kg/t; fuel utilization rate at 100% - complete combustion of carbon to CO 2 .
Эксперименты проводились следующим образом: в лабораторной установке типа «трубчатая вращающаяся печь», схема и методика работы на которой приведены в работе [Влияние удельной поверхности концентрата на процесс обжига железорудных окатышей в пересыпающемся слое Сталь И.С.Берсенев, В.А.Горбачев, Ю.С.Жуков, Е.Г.Подковыркин, Т.В.Сапожникова, 2014, №8, с.22-24]. В ходе исследования прочность гранул на сжатие определялась на приборе ИПГ-1; вынос пыли определялся по массе уловленной пыли в газоочистной устройстве лабораторной установки; степень использования топлива определялась как доля углерода, сгоревшего до СО2. Определение степени использования топлива производилось следующим образом: измерялся расход дымовых газов и содержание СО2 в нем, затем рассчитывалась масса СО2 по формуле M1=Vг*CO2*1,96 кг, где Vг - объем дымовых газов, м3/ч, CO2 - доля СО2 в дымовых газа, доли. Далее определялась масса СО2, которые образуются при полном сгорании углерода топлива до СО2 по формуле M2=С*3,67 где С - масса углерода топлива, кг. Степень использования топлива определялась как М1/М2.The experiments were conducted in a laboratory setup of the "tubular rotary kiln" type, the scheme and operating methodology of which are given in the work [Influence of the specific surface area of the concentrate on the process of roasting iron ore pellets in a pouring layer Steel I.S. Bersenev, V.A. Gorbachev, Yu.S. Zhukov, E.G. Podkovyrkin, T.V. Sapozhnikova, 2014, No. 8, pp. 22-24]. During the study, the compressive strength of the granules was determined using an IPG-1 device; dust removal was determined by the mass of dust captured in the gas cleaning device of the laboratory setup; the degree of fuel utilization was determined as the proportion of carbon burned to CO 2 . The fuel utilization rate was determined as follows: the flue gas flow rate and CO2 content in it were measured, then the mass of CO2 was calculated using the formula M1=Vg* CO2 *1.96 kg, where Vg is the volume of flue gases, m3/h, CO2 is the proportion of CO2 in flue gases, in proportions. Next, the mass of CO2 formed during complete combustion of fuel carbon to CO2 was determined using the formula M2=C*3.67, where C is the mass of fuel carbon, kg. The fuel utilization rate was determined as M1/M2.
Из полученных результатов видно, что с точки зрения полноты использования топлива и прочности гранул существует ограниченный (оптимальный) интервал крупности и дозировки топлива. Он выделена в таблице серой заливкой. Видно, что при содержании фракции 50 мкм в топливе менее 90% снижается прочность гранул и полнота сгорания топлива. Это приводит к росту выноса пыли.The results show that in terms of fuel utilization and granule strength, there is a limited (optimal) range of fuel size and dosage. It is highlighted in the table with a gray fill. It is clear that when the content of the 50 µm fraction in the fuel is less than 90%, the granule strength and fuel combustion efficiency decrease. This leads to increased dust removal.
Также заметно, что при использовании мелкого топлива (менее 50 мкм) в дозировке более 75% от общего расхода углеродистого топлива происходит снижение полноты сгорания топлива за счет выноса части горючих компонентов из рабочего пространства.It is also noticeable that when using fine fuel (less than 50 microns) in a dosage of more than 75% of the total consumption of carbon fuel, the completeness of fuel combustion decreases due to the removal of some of the combustible components from the working space.
Таким образом, заявленные изобретением требования к топливу подтверждаются. Одновременное выполнение требований к повышению прочности гранул, снижению пылевыноса и росту полноты использования топлива достигается только в условиях, соответствующих заявленному изобретению.Thus, the requirements for fuel stated by the invention are confirmed. Simultaneous fulfillment of the requirements for increasing the strength of granules, reducing dust emission and increasing the completeness of fuel use is achieved only under conditions corresponding to the stated invention.
Пример 4Example 4
Для прояснения требований к дозировке мелкой фракции («в качестве топлива используют тонкоизмельченный углеродистый восстановитель с содержанием фракции менее 50 мкм более 90%, в количестве не более 75% от общего расхода углеродистого восстановителя») были проведены дополнительные исследования.To clarify the requirements for the dosage of fine fractions (“finely ground carbonaceous reducing agent with a fraction content of less than 50 microns of more than 90% is used as fuel, in an amount of no more than 75% of the total consumption of carbonaceous reducing agent”), additional studies were conducted.
Для этого дозировка мелкого топлива (с содержанием фракции менее 50 мкм более 90%) изменялась в интервале 0% - 100% с шагом 5%. Исходные данные и сырье аналогичные Примерам 1-3.For this purpose, the dosage of fine fuel (with a fraction content of less than 50 microns more than 90%) was changed in the range of 0% - 100% with a step of 5%. The initial data and raw materials are similar to Examples 1-3.
Результаты приведены в таблице 6.The results are shown in Table 6.
Таблица 6. Результаты экспериментов по Примеру 4Table 6. Results of experiments for Example 4
Из полученных данных видно, что пылевынос растет выше базового значения при доле мелкой фракции более 75%. В интервале содержания мелкой фракции топлива от 0% до 75% (по массе) использование заявленного изобретения эффективно. Это обусловлено тем, что мелкое топливо гранулируется внутрь комочков шихты, а крупные составляющие топлива остаются в межгранульном пространстве. При дозировке мелкой фракции (согласно заявленному способу) в количестве более 75% гранулы не в состоянии ассимилировать мелкую фракцию топлива и при дальнейшем вельцевании эта пыль выносится из рабочего пространства печи, способствуя повышению пылевыноса.The obtained data show that dust removal increases above the base value with a fine fraction share of more than 75%. In the range of fine fraction fuel content from 0% to 75% (by weight), the use of the claimed invention is effective. This is due to the fact that fine fuel is granulated inside the lumps of the charge, and large components of the fuel remain in the intergranular space. When dosing the fine fraction (according to the claimed method) in an amount of more than 75%, the granules are unable to assimilate the fine fraction of the fuel and during further Waelz-making this dust is removed from the working space of the furnace, contributing to an increase in dust removal.
Таким образом, дозировка топлива согласно изобретению не должна превышать 75% от общей массы твердого топлива.Thus, the dosage of fuel according to the invention should not exceed 75% of the total mass of solid fuel.
Пример 5Example 5
Для оценки влияния состава восстановителя были проведены эксперименты аналогично примерам 1-4, при этом в качестве топлива использовались сажа и оксиды: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn (марка ХЧ). Цель эксперимента - показать, что содержание указанных оксидов. В таблице 7 приведены результаты экспериментов.To assess the effect of the reducing agent composition, experiments similar to examples 1-4 were conducted, with soot and oxides of Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn (chemically pure grade) used as fuel. The purpose of the experiment was to show that the content of the specified oxides. Table 7 shows the experimental results.
Таблица 7. Результаты экспериментов по Примеру 5Table 7. Results of experiments for Example 5
опытаNo.
experience
Полученные данные подтверждают, что при количестве оксидов указанных металлов на заявленном уровне (3%) эффект по степени использования достигается: в опытах 1-14 степень использования топлива ниже, чем в опытах 15-35.The obtained data confirm that with the amount of oxides of the specified metals at the declared level (3%), the effect in terms of the degree of utilization is achieved: in experiments 1-14, the degree of fuel utilization is lower than in experiments 15-35.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2840418C1 true RU2840418C1 (en) | 2025-05-23 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU876761A1 (en) * | 1980-02-15 | 1981-10-30 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Горнометаллургический Институт Цветных Металлов | Method of pyrometallurgical processing of zinc cakes |
| FR2501723A1 (en) * | 1981-03-13 | 1982-09-17 | Samim Soc Azionaria Minero Met | PROCESS AND APPARATUS FOR THE RECOVERY AND CONCENTRATION OF NON-FERROUS MATERIALS SUCH AS ZINC AND LEAD |
| BG61917B1 (en) * | 1996-07-30 | 1998-09-30 | Добрев, Никола И. | Method for the treatment of zinc-containing materials |
| WO2001098547A2 (en) * | 2000-06-19 | 2001-12-27 | Maumee Research & Engineering, Inc. | Method of processing zinc, cadmium and lead bearing furnace flue dust by heating in the presence of carbonaceous material |
| RU2284361C1 (en) * | 2005-03-14 | 2006-09-27 | Открытое Акционерное Общество "Челябинский цинковый завод" | Charge for waelz process of zinc-containing materials |
| JP2008212809A (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Kurita Water Ind Ltd | Centrifugal separation method of slurry containing iron dust |
| JP2009144213A (en) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Method for producing zinc oxide sinter or zinc oxide briquette |
| RU2496895C1 (en) * | 2012-03-22 | 2013-10-27 | Открытое Акционерное Общество "Челябинский цинковый завод" | Method of waelz process of zinc cakes |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU876761A1 (en) * | 1980-02-15 | 1981-10-30 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Горнометаллургический Институт Цветных Металлов | Method of pyrometallurgical processing of zinc cakes |
| FR2501723A1 (en) * | 1981-03-13 | 1982-09-17 | Samim Soc Azionaria Minero Met | PROCESS AND APPARATUS FOR THE RECOVERY AND CONCENTRATION OF NON-FERROUS MATERIALS SUCH AS ZINC AND LEAD |
| BG61917B1 (en) * | 1996-07-30 | 1998-09-30 | Добрев, Никола И. | Method for the treatment of zinc-containing materials |
| WO2001098547A2 (en) * | 2000-06-19 | 2001-12-27 | Maumee Research & Engineering, Inc. | Method of processing zinc, cadmium and lead bearing furnace flue dust by heating in the presence of carbonaceous material |
| RU2284361C1 (en) * | 2005-03-14 | 2006-09-27 | Открытое Акционерное Общество "Челябинский цинковый завод" | Charge for waelz process of zinc-containing materials |
| JP2008212809A (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Kurita Water Ind Ltd | Centrifugal separation method of slurry containing iron dust |
| JP2009144213A (en) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Method for producing zinc oxide sinter or zinc oxide briquette |
| RU2496895C1 (en) * | 2012-03-22 | 2013-10-27 | Открытое Акционерное Общество "Челябинский цинковый завод" | Method of waelz process of zinc cakes |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛИСИН В.С. и др. Современное состояние и перспективы рециклинга цинкосодержащих отходов металлургического производства. Приложение N 6 к Бюллетеню "Черная металлургия", 2001, сс.12-16. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103114201B (en) | Agglomeration method for iron containing dust slime of iron and steel plants | |
| CN117403057B (en) | Treatment method of laterite nickel ore acid leaching slag and active material | |
| CN114774684A (en) | Method and system for co-processing waste incineration fly ash by using rotary hearth furnace | |
| JP6540359B2 (en) | Modified carbon material for producing sintered ore and method for producing sintered ore using the same | |
| RU2404271C1 (en) | Processing method of unconditioned iron- and zinc-containing metallurgical wastes | |
| RU2669653C2 (en) | Method of producing granular metallic iron | |
| Butnariu et al. | Research on the Recycling of Pulverulent Waste from the Ferous and Non-Ferrous Industry in Order tu Reduced the Pollution | |
| WO2007134725A2 (en) | Process for recycling of steel industry iron-bearing by-products by treating pellets in direct reduction furnaces | |
| RU2840418C1 (en) | Method of preparing raw material for production of zinc oxide by waelz process | |
| JP2005290456A (en) | Highly combustible coal for sintering, method for producing the same, and method for producing sintered ore using the coal | |
| CN113549758A (en) | Sintered ore containing waste activated carbon and preparation method thereof | |
| JP2011246760A (en) | Method of manufacturing ferromolybdenum, and ferromolybdenum | |
| Que et al. | Reduction of NO x emission based on optimized proportions of mill scale and coke breeze in sintering process | |
| CN113166843B (en) | Solid agglomeration products based on iron oxides and corresponding production methods | |
| CA2635025A1 (en) | Production of carbonaceous metal ore pellets | |
| EP1772527B1 (en) | Method for production of an addition briqutte | |
| US6416251B1 (en) | Process for the stabilization of soluble chromium contaminated solid by down draft sintering | |
| RU2418079C2 (en) | Procedure for production of agglomerate for melting in blast furnace | |
| AU719637B2 (en) | Reuse of metallurgical fines | |
| RU2067124C1 (en) | Method of fluxed agglomerate production | |
| JP6887717B2 (en) | Charcoal interior granulated particles for sinter production and sinter production method using them | |
| RU2200137C2 (en) | Method of production of hydraulic binder | |
| RU2110589C1 (en) | Method of producing fluxed agglomerates | |
| GB1572566A (en) | Process for producing reduced iron pellets from iron-containing dust | |
| RU2820429C1 (en) | Method of producing iron ore pellets |