RU2824119C1 - Method for pyrometallurgical extraction of zinc from dust of arc steel-making furnaces - Google Patents
Method for pyrometallurgical extraction of zinc from dust of arc steel-making furnaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2824119C1 RU2824119C1 RU2023125796A RU2023125796A RU2824119C1 RU 2824119 C1 RU2824119 C1 RU 2824119C1 RU 2023125796 A RU2023125796 A RU 2023125796A RU 2023125796 A RU2023125796 A RU 2023125796A RU 2824119 C1 RU2824119 C1 RU 2824119C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dust
- zinc
- mixture
- steam
- temperature
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к переработке техногенных образований черной металлургии и может быть использовано для извлечения цинка из пыли дуговых сталеплавильных печей.The invention relates to the processing of man-made formations of ferrous metallurgy and can be used to extract zinc from dust of electric arc steel-smelting furnaces.
Известен способ производства цинка, заключающийся во введении в цинксодержащую шихту коксика, нагреве шихты во вращающейся печи до температуры 1300°С, возгоне цинка, его окисление и улавливание образовавшегося оксида цинка (Лакерник М.М., Пахомова Г.Н. Металлургия цинка и кадмия. М.: Металлургиздат, 1969, с. 393-409). Недостатком способа является загрязнение оксида цинка соединениями хлора, фтора, калия, натрия, свинца и серы, которые возгоняются вместе оксидом цинка.A method for producing zinc is known, which consists of introducing coke into a zinc-containing charge, heating the charge in a rotary kiln to a temperature of 1300°C, sublimating the zinc, oxidizing it, and capturing the resulting zinc oxide (Lakernik M.M., Pakhomova G.N. Metallurgy of zinc and cadmium. Moscow: Metallurgizdat, 1969, pp. 393-409). A disadvantage of this method is the contamination of zinc oxide with compounds of chlorine, fluorine, potassium, sodium, lead, and sulfur, which are sublimated together with zinc oxide.
Известен «Способ переработки пылей электродуговых печей» (Патент № 2653394 (Россия) класс С22В 19/00, 19/38 от 08.05.2018 г.), включающий операции смешения, окатывания, возгон цинка, гидрометаллургической переработки цинксодержащего клинкера. Пыль электродуговых печей смешивают перед окатыванием с материалом, содержащим оксид кальция в количестве, обеспечивающем добавку оксида кальция в количестве 70-110% от содержания в пыли оксида железа (Fe2O3), находящегося в составе феррита цинка (ZnO×Fe2O3), и коксиком в количестве 1-2% к весу упомянутой пыли. Изобретение позволяет снизить расход коксовой мелочи, повысить извлечение цинка в раствор, а свинца - в возгоны. В возгоны переходят свинец и соединения хлора и фтора, в клинкере остается цинк в растворимой при выщелачивании форме. Недостатком данного способа является наличие двух стадийного передела, при котором на пирометаллургической стадии возгоняется не оксид цинка, а вредные примеси, а сам цинк извлекается на гидро-металлургичнеском переделе.Known is the "Method for Processing Electric Arc Furnace Dust" (Patent No. 2653394 (Russia) class C22B 19/00, 19/38 dated 08.05.2018), which includes the operations of mixing, pelletizing, sublimation of zinc, and hydrometallurgical processing of zinc-containing clinker. Electric arc furnace dust is mixed before pelletizing with a material containing calcium oxide in an amount that ensures the addition of calcium oxide in an amount of 70-110% of the content of iron oxide (Fe 2 O 3 ) in the dust, which is part of zinc ferrite (ZnO×Fe 2 O 3 ), and coke in an amount of 1-2% by weight of the said dust. The invention makes it possible to reduce the consumption of coke breeze, increase the extraction of zinc into solution, and lead into sublimates. Lead and chlorine and fluorine compounds pass into sublimates, zinc remains in the clinker in a form soluble during leaching. The disadvantage of this method is the presence of a two-stage process, in which at the pyrometallurgical stage it is not zinc oxide that sublimates, but harmful impurities, and the zinc itself is extracted at the hydrometallurgical process.
Известен «Способ вельцевания окисленных цинксодержащих материалов» (Патент № 2516191 (Россия) класс C22B 19/38 (2006.01); C22B 7/00 (2006.01), включающий подачу во вращающуюся трубчатую печь окисленных цинксодержащих материалов с коксиком в качестве твердого углеродистого восстановителя и подвергают вельцеванию с подачей дутья в виде паровоздушной смеси в зону температур 1050-1150°С при содержании пара в смеси 14-25%. За счет подачи пара в печь в зоне температур 1050-1150°С протекает эндотермическая реакция С+Н2О→СО+Н2, которая обеспечивает повышение восстановительного потенциала в атмосфере печи. увеличивает извлечения свинца из цинксодержащего материала. Недостатком способа является отсутствие воздействия на другие вредные примеси, содержащиеся в цинксодержащем материале, такие как Na2O, K2O, SO3, Cl, F.Known is the "Method for Waelz Treatment of Oxidized Zinc-Containing Materials" (Patent No. 2516191 (Russia) class C22B 19/38 (2006.01); C22B 7/00 (2006.01)), which includes feeding oxidized zinc-containing materials with coke as a solid carbonaceous reducing agent into a rotary tubular furnace and subjecting them to Waelz treatment with the supply of blast in the form of a steam-air mixture into the temperature zone of 1050-1150°C with a steam content in the mixture of 14-25%. Due to the supply of steam into the furnace in the temperature zone of 1050-1150°C, an endothermic reaction of C + H 2 O → CO + H 2 occurs, which ensures an increase in the reducing potential in the furnace atmosphere. increases the extraction of lead from the zinc-containing material. The disadvantage of the method is the lack of effect on other harmful impurities, contained in zinc-containing material, such as Na 2 O, K 2 O, SO 3 , Cl, F.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению является способ удаления из портландцементного клинкера избыточных кислых и щелочных оксидов, заключающийся в поддержании в сырьевой смеси мольного соотношения SO3/(Na2O+K2O)≥1 (Javed I. Bhatty.; Role of Minor Elements in Cement Manufacture and Use, Portland Cement Association, Skokie, Illinois 1995, p. 24-25.). При соблюдении данного соотношения при обжиге в сырьевой смеси образуются Na2SO4 и K2SO4, которые возгоняются до температуры 1100°С. За счет организации отсоса части газообразных продуктов сгорания через байпас при температуре 1200 °С, данные соли удаляются из зоны обжига, обеспечивая их низкое содержание в продуктах обжига (портландцементном клинкере).The closest in technical essence and achieved effect to the claimed invention is a method for removing excess acidic and alkaline oxides from Portland cement clinker, consisting of maintaining in the raw mix a molar ratio of SO 3 /(Na 2 O + K 2 O) ≥ 1 (Javed I. Bhatty.; Role of Minor Elements in Cement Manufacture and Use, Portland Cement Association, Skokie, Illinois 1995, p. 24-25.). When this ratio is maintained, Na 2 SO 4 and K 2 SO 4 are formed in the raw mix during firing, which sublimate to a temperature of 1100 °C. Due to the organization of suction of a portion of the gaseous combustion products through a bypass at a temperature of 1200 °C, these salts are removed from the firing zone, ensuring their low content in the firing products (Portland cement clinker).
В пыли дуговых сталеплавильных печей, помимо приведенных оксидов (Na2O, K2O, SO3) также присутствуют другие элементы, такие как Cl, F, Pb, которые возгоняясь вместе с цинком загрязняют его, снижая качество цинкового возгона. Для очистки цинкового возгона производители вынуждены использовать гидрометаллургический передел, удаляющий растворимые соли из цинкового возгона. При этом не растворимые примеси, такие как Pb, из цинкового возгона не удаляются.In addition to the above oxides ( Na2O , K2O , SO3 ), other elements such as Cl, F, Pb are also present in the dust of arc steel furnaces, which, when sublimated together with zinc, pollute it, reducing the quality of the zinc sublimate. To purify the zinc sublimate, manufacturers are forced to use hydrometallurgical processing, which removes soluble salts from the zinc sublimate. However, insoluble impurities such as Pb are not removed from the zinc sublimate.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание способа пирометаллургического извлечения цинка из пыли дуговых сталеплавильных печей, обеспечивающего повышение качества цинкового возгона на стадии пирометаллургической обработки без применения гидрометаллургического передела.The technical result of the present invention is the creation of a method for the pyrometallurgical extraction of zinc from arc steel-smelting furnace dust, ensuring an increase in the quality of zinc sublimation at the stage of pyrometallurgical processing without the use of hydrometallurgical processing.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе пирометаллургического извлечения цинка из пыли дуговых сталеплавильных печей, включающем химический анализ пыли дуговых сталеплавильных печей, смешение пыли дуговых сталеплавильных печей, твёрдого углеродистого восстановителя и флюса, совместный помол смеси, ее окускование путем прессования, вельцевание брикетов смеси с подачей дутья в виде паровоздушной смеси при содержании пара в смеси 14-25%, отличающийся тем, что состав флюса определяют по данным химического анализа пыли дуговых сталеплавильных печей с введением кислых или основных оксидов перед смешением сырьевой смеси до уровня, обеспечивающего выполнение соотношения (SO3+Cl+F)/(Na2O+K2O)≥1, при этом паровоздушную смесь вводят в зону темрератур 1000°С и часть возгона удаляется из вращающейся печи до температуры 1100°С.The specified technical result is achieved in that in the method of pyrometallurgical extraction of zinc from electric arc furnace dust, including chemical analysis of electric arc furnace dust, mixing of electric arc furnace dust, solid carbonaceous reducing agent and flux, joint milling of the mixture, its agglomeration by pressing, Waelz briquettes of the mixture with the supply of blast in the form of a steam-air mixture with a steam content in the mixture of 14-25%, characterized in that the composition of the flux is determined according to the data of chemical analysis of the electric arc furnace dust with the introduction of acidic or basic oxides before mixing the raw mixture to a level ensuring the fulfillment of the ratio (SO 3 + Cl + F) / (Na 2 O + K 2 O) ≥ 1, while the steam-air mixture is introduced into the temperature zone of 1000 ° C and part of the sublimation is removed from rotary kiln to a temperature of 1100°C.
За счет обеспечения выполнения во флюсе соотношения (SO3+Cl+F)/(Na2O+K2O)≥1 в сырьевой смеси в процессе обжига образуются легко возгоняемые до температуры 1100°С соединения Na2SO4, K2SO4, NaCl, KCl, NaF и KF, а за счет введения пара увеличивается восстановительный потенциал атмосферы печи, позволяющий восстановить содержащийся в пыли PbO до Pb и перевести его в возгон до температуры 1100°С и за счет удаления части возгона до температуры 1100°С, эти соединения удаляются из зоны обжига. Поскольку цинк начинает возгоняться выше температуры 1100°С, то содержание указанных вредных примесей в цинковом возгоне существенно снижается.By ensuring that the ratio (SO 3 +Cl+F)/(Na 2 O+K 2 O)≥1 is met in the flux, compounds of Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , NaCl, KCl, NaF and KF that easily sublimate to a temperature of 1100°C are formed in the raw mixture during the firing process, and by introducing steam, the reducing potential of the furnace atmosphere increases, allowing the PbO contained in the dust to be reduced to Pb and converted into sublimation to a temperature of 1100°C, and by removing part of the sublimation to a temperature of 1100°C, these compounds are removed from the firing zone. Since zinc begins to sublimate above a temperature of 1100°C, the content of the indicated harmful impurities in the zinc sublimation is significantly reduced.
При проверке заявленного способа сначала производится химический анализ исходной пыли дуговых сталеплавильных печей, приведенный в таблице 1.When testing the claimed method, a chemical analysis of the initial dust from electric arc furnaces is first performed, as shown in Table 1.
По данным химического анализа был произведен расчет соотношения (SO3+Cl+F)/(Na2O+K2O), который составил (2,38+3,94+0)/(3,74+4,09)=0,807. По результатам химического анализа был произведен расчет и в состав сырьевой смеси был добавлен флюс, состоящий из CaSO4 в количестве 2,74%, при этом содержание в сырьевой смеси SO3 составило 4%, а соотношение (SO3+Cl+F)/(Na2O+K2O) стало равным 1,014. После введения флюса была произведена гомогенизация сырьевой смеси, состоящей из пыли дуговых сталеплавильных печей с углеродсодержащими добавками (коксовая мелочь) в количестве (0,1-0,3):1 к массе цинксодержащего материала и флюса путем их совместного помола до удельной поверхности не менее 3000 см2/г. В гомогенизированную смесь добавлялась вода в количестве 8% сверх 100% и смесь прессовалась при давлении 50 МПа. Таким же образом готовилась исходная пыль дуговых сталеплавильных печей без введения флюса.Based on the chemical analysis data, the (SO 3 +Cl + F)/(Na 2 O + K 2 O) ratio was calculated to be (2.38 + 3.94 + 0)/(3.74 + 4.09) = 0.807. Based on the chemical analysis results, a calculation was made and a flux consisting of CaSO 4 in an amount of 2.74% was added to the raw material mixture, while the SO 3 content in the raw material mixture was 4%, and the (SO 3 +Cl + F)/(Na 2 O + K 2 O) ratio was equal to 1.014. After the flux was added, the raw material mixture consisting of arc furnace dust with carbon-containing additives (coke breeze) in an amount of (0.1-0.3): 1 to the weight of the zinc-containing material and flux was homogenized by grinding them together to a specific surface area of at least 3000 cm 2 /g. Water was added to the homogenized mixture in an amount of 8% over 100% and the mixture was pressed at a pressure of 50 MPa. The initial dust of arc steel-smelting furnaces was prepared in the same way without the introduction of flux.
Брикеты из исходной пыли дуговых сталеплавильных печей и сырьевой смеси из исходной пыли дуговых сталеплавильных печей и флюса, подвергались нагреву в печи Таммана до температуры 900°С. В течение 15 минут производился отбор возгона путем осаждение его на холодную медную пластину. Далее производился нагрев до температуры 1000°С, при которой в течение 15 минут в реакционную зону печи подавался пар. После введения пара температура в печи поднималась до температуры 1350°С и в течение 15 минут также производился отбор возгона. Возгоны подвергались химическому анализу. Данные химического анализа возгонов исходной пыли дуговых сталеплавильных печей и пыли дуговых сталеплавильных печей с флюсом при 900°С приведены в таблице 2.Briquettes of the initial dust of electric arc furnaces and the raw mix of the initial dust of electric arc furnaces and flux were heated in a Tamman furnace to a temperature of 900°C. The sublimate was collected by depositing it on a cold copper plate for 15 minutes. Then, heating was performed to a temperature of 1000°C, at which time steam was supplied to the reaction zone of the furnace for 15 minutes. After the introduction of steam, the temperature in the furnace rose to a temperature of 1350°C and the sublimate was also collected for 15 minutes. The sublimates were subjected to chemical analysis. The data of the chemical analysis of the sublimates of the initial dust of electric arc furnaces and dust of electric arc furnaces with flux at 900°C are given in Table 2.
Данные химического анализа возгонов исходной пыли дуговых сталеплавильных печей и пыли дуговых сталеплавильных печей с флюсом при 1350°С приведены в таблице 3.The data of chemical analysis of sublimates of the initial dust of electric arc furnaces and dust of electric arc furnaces with flux at 1350°C are given in Table 3.
Результаты испытаний свидетельствуют, что введение флюса, определенное по патентуемому соотношению и пара в реакционную зону печи, позволяет увеличить удаление вредных соединений и повысить содержание ZnO в возгоне с 61% до 95% при температуре вельцевания 1350°С.The test results show that the introduction of flux, determined by the patented ratio, and steam into the reaction zone of the furnace makes it possible to increase the removal of harmful compounds and increase the ZnO content in the sublimation from 61% to 95% at a Waelz temperature of 1350°C.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2824119C1 true RU2824119C1 (en) | 2024-08-07 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU789619A1 (en) * | 1979-02-27 | 1980-12-23 | Институт Металлургии | Method of processing zinc-containing dust in blast furnace and steel smelting production |
| EP1088904B1 (en) * | 1999-09-28 | 2004-12-08 | B.U.S. Zinkrecycling Freiberg GmbH & Co. KG | Method of treating iron, zinc and lead bearing secondary materials such as steelmaking furnace dusts |
| RU2269580C2 (en) * | 2002-09-10 | 2006-02-10 | Александр Меджитович Касимов | Method of reprocessing of zinc-containing waste products of metallurgical production |
| RU2516191C1 (en) * | 2012-12-29 | 2014-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Челябинский цинковый завод" | Method of waelz process of oxidised zinc-containing materials |
| RU2653394C1 (en) * | 2017-03-23 | 2018-05-08 | Публичное акционерное общество "Челябинский цинковый завод" | Method of processing zinc-containing dust of electric arc furnaces |
| RU2732817C9 (en) * | 2019-12-23 | 2020-11-12 | Негосударственное частное образовательное учреждение высшего образования "Технический университет УГМК" | Electric arc furnaces dust processing method |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU789619A1 (en) * | 1979-02-27 | 1980-12-23 | Институт Металлургии | Method of processing zinc-containing dust in blast furnace and steel smelting production |
| EP1088904B1 (en) * | 1999-09-28 | 2004-12-08 | B.U.S. Zinkrecycling Freiberg GmbH & Co. KG | Method of treating iron, zinc and lead bearing secondary materials such as steelmaking furnace dusts |
| RU2269580C2 (en) * | 2002-09-10 | 2006-02-10 | Александр Меджитович Касимов | Method of reprocessing of zinc-containing waste products of metallurgical production |
| RU2516191C1 (en) * | 2012-12-29 | 2014-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Челябинский цинковый завод" | Method of waelz process of oxidised zinc-containing materials |
| RU2653394C1 (en) * | 2017-03-23 | 2018-05-08 | Публичное акционерное общество "Челябинский цинковый завод" | Method of processing zinc-containing dust of electric arc furnaces |
| RU2732817C9 (en) * | 2019-12-23 | 2020-11-12 | Негосударственное частное образовательное учреждение высшего образования "Технический университет УГМК" | Electric arc furnaces dust processing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5496392A (en) | Method of recycling industrial waste | |
| US8012437B2 (en) | Process for separating iron from other metals in iron containing feed stocks | |
| EP1670960B1 (en) | Process and apparatus for recovery of non-ferrous metals from zinc residues | |
| US20100189637A1 (en) | Method for the valorisation of zinc-and sulphate-rich residue | |
| CN110983029B (en) | A kind of method for co-sulfidation roasting of lead-zinc smelting slag and gypsum slag | |
| ES2289525T3 (en) | RECOVERY OF NON-FERROUS METALS FROM CINC WASTE. | |
| US3853982A (en) | Method for recovering vanadium-values from vanadium-bearing iron ores and iron ore concentrates | |
| KR20200053524A (en) | Method for purifying waste or industrial by-products containing chlorine | |
| RU2824119C1 (en) | Method for pyrometallurgical extraction of zinc from dust of arc steel-making furnaces | |
| CA1086073A (en) | Electric smelting of lead sulphate residues | |
| CN101341265A (en) | Separation of metal values in zinc leaching residues | |
| US3547623A (en) | Method of recovering iron oxide from fume containing zinc and/or lead and sulfur and iron oxide particles | |
| RU2450065C2 (en) | Method to process dust of metallurgical production | |
| RU2799597C1 (en) | Method for processing zinc-containing materials | |
| JP2002285255A (en) | Method for producing zinc oxide ore or zinc oxide briquette | |
| RU2819963C1 (en) | Method of processing alkaline aluminosilicate material | |
| RU2653394C1 (en) | Method of processing zinc-containing dust of electric arc furnaces | |
| RU2843757C1 (en) | Method of processing quartz-leucoxene concentrate (versions) | |
| CN1018932B (en) | High-temperature chlorination method for refractory tin middling | |
| US1516423A (en) | Preparation and smelting of ores, roaster residues, slags, and the like | |
| KR920000327B1 (en) | Making method for soft magnetic materials | |
| RU2691153C1 (en) | Method of processing a sulphide concentrate containing precious metals | |
| US1613238A (en) | Method of treating alunite | |
| US1012467A (en) | Process of producing cement and products thereof. | |
| US737059A (en) | Art of treating rebellious or refractory ores. |