SE501022C2

SE501022C2 - Recovery of non-ferrous metal from slag - by using rotary oven or converter to heat commencement material above metal melting point, molten metal than being removed

Info

Publication number: SE501022C2
Application number: SE9200561A
Authority: SE
Inventors: Hans-Walter Graeb; Henrik Gripenberg
Original assignee: Aga Ab
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1994-10-24
Also published as: SE9200561D0; SE9200561L

Abstract

Using a converter, its central axis forms an acute angle, e.g. 10-25 deg. with the horizontal plane. It is rotatable around its central axis and is pivotable around a horizontal axis at right-angles to and passing through the central axis. The converter upwardly directed end narrows to an opening, in front of which a protective hood is arranged which evolves into the shape of a bent pipe. The hood first end is arranged as closed as possible to the converter opening without actually coming into contact with the converter. The pipe is bent and its other end is directed upwards. It can easily be removed from the converter opening for filling and emptying of the converter. Through an opening in the pipe bent part or elbow is a so-called oxy-fuel burner. The burner mouth extends into the converter when the pipe first end is located directly in front of the converter opening. Through another opening in the pipe elbow is placed a lance.

Description

501 (3122 10 15 20 25 30 35 2 icke-järnmetall ur ett utgångsmaterial bestående av slagg, som innehåller denna, eventuellt tillsammans med avfall av icke-järnmetallen och/eller ett utgångsmaterial bestående av sådant avfall utan skyddande saltskikt. med en oxy-fuel- brännare. _ Ett annat syfte är att minska bildning av korrosiva saltångor, som erhålles med användning av skikt av skyddande saltlager, samt att erhålla en oxidisk restprodukt fri från vattenlösliga salter, som miljömässigt fördelaktig. 501 (3122 10 15 20 25 30 35 2 2 Non-ferrous metal from a starting material consisting of slag containing it, possibly together with waste of the non-ferrous metal and / or a starting material consisting of such waste without a protective salt layer, with an oxy-fuel Another purpose is to reduce the formation of corrosive salt vapors obtained by using layers of protective salt layers, and to obtain an oxidic residue free from water-soluble salts, which is environmentally beneficial.

Dessa syften erhålles med ett förfarande för återvinning av en icke-järnmetall ur ett utgångsmaterial bestående av slagg, som innehåller denna, eventuellt tillsammans med avfall av icke-järnmetallen-och/eller ett utgångsmaterial bestående av sådant avfall. Förfarandet innefattar, att man inför utgångsmaterialet i en roterugn eller roterbar kon- verter med ett eldfast foder, värmer utgångsmaterialet till en temperatur över metallens smältpunkt under kontinuerlig eller intermittent rotation av ugnen och avlägsnar den erhållna smälta metallen från kvarvarande och/eller bildad fast slaggåterstod. Förfarandet är speciellt lämpligt för återvinning av aluminium ur aluminiumhaltig slagg och aluminiumskrot.These objects are obtained by a process for recovering a non-ferrous metal from a starting material consisting of slag containing it, optionally together with waste of the non-ferrous metal and / or a starting material consisting of such waste. The process comprises introducing the starting material into a rotary kiln or rotatable converter with a refractory liner, heating the starting material to a temperature above the melting point of the metal during continuous or intermittent rotation of the furnace and removing the resulting molten metal from residual and / or formed solid slag residue. The process is particularly suitable for the recycling of aluminum from aluminum-containing slag and aluminum scrap.

Det utmärkande för föreliggande förfarande är att man värmer utgångsmaterialet i frånvaro av ett skyddande salt- skikt med en så kallad oxy-fuel-brännare, som matas med ett fossilt bränsle och med en gas innehållande minst 80 procent oxygen, varvid ugnen roterar med en hastighet av högst 5 rpm.The characteristic of the present process is that the starting material is heated in the absence of a protective salt layer with a so-called oxy-fuel burner, which is fed with a fossil fuel and with a gas containing at least 80 percent oxygen, whereby the furnace rotates at a speed of not more than 5 rpm.

Fördelaktiga utföringsformer framgår av de av huvud- kravet beroende kraven.Advantageous embodiments appear from the requirements dependent on the main requirement.

I det följande beskrivs uppfinningen utförligare med hjälp av ritningens enda figur, som visar en roterbar 'konverter i vertikalsnitt med tillhörande utrustning.In the following, the invention is described in more detail with the aid of the only figure in the drawing, which shows a rotatable converter in vertical section with associated equipment.

Figuren visar en konverter 1, vars centrumaxel 2 bildar en spetsig vinkel, exempelvis 10-25° mot horisontalplanet.The figure shows a converter 1, the center axis 2 of which forms an acute angle, for example 10-25 ° towards the horizontal plane.

Konvertern 1 är roterbar omkring sin centrumaxel 2 och svängbar omkring en horisontell axel 3, som är vinkelrät mot och går genom konverterns 1 centrumaxel 2. Konverterns 1 uppåtriktade ände avsmalnar till öppning 4, framför vilken en 10 15 20 25 30 35 fV501 022 3 skyddshuv 9, som övergår i form av ett böjt rör 5 är anord- nat. Huvens 9 ena eller första ände är anordnad så nära kon- verterns 1 öppning 4 som möjligt utan att den kommer i kontakt med den roterbara konvertern 1. Röret 5 är böjt och dess andra ände är riktad uppåt. Röret 5 hålles på plats av icke visade anordningar och kan lätt avlägsnas från kon- verterns 1 öppning 4 för fyllning och tömning av konvertern 1. Genom en öppning i rörets 5 böjda del eller knä är en sk oxy-fuel-brännare 6 förd. Brännarens mynning sträcker sig ett stycke in i konvertern 1 när rörets 5 första ände befinner sig omedelbart framför konverterns 1 öppning 4. Anslutningar för bränsle och oxygen samt kylvatten är ej visade. Genom en annan öppning i rörets 5 knä är en lans 7 förd.The converter 1 is rotatable about its center axis 2 and pivotable about a horizontal axis 3 which is perpendicular to and passes through the center axis 2 of the converter 1. The upwardly directed end of the converter 1 tapers to opening 4, in front of which a protective cap 9, which passes in the form of a curved tube 5 is arranged. One or the first end of the hood 9 is arranged as close to the opening 4 of the converter 1 as possible without it coming into contact with the rotatable converter 1. The tube 5 is bent and its other end is directed upwards. The tube 5 is held in place by devices (not shown) and can be easily removed from the opening 4 of the converter 1 for filling and emptying the converter 1. A so-called oxy-fuel burner 6 is passed through an opening in the bent part or knee of the tube 5. The orifice of the burner extends some distance into the converter 1 when the first end of the tube 5 is immediately in front of the opening 4 of the converter 1. Connections for fuel and oxygen as well as cooling water are not shown. A lance 7 is passed through another opening in the knee 5 of the tube 5.

Vid genomförandet av förfarandet inbringas utgångs- material 8, exempelvis aluminiumslagg och/eller aluminiumav- fall in i konvertern 1, varvid röret 5 med brännaren 6 och lansen 7 är förd åt sidan. Därefter placeras röret 5 med brännaren 6 och lansen 7 tätt framför konverterns 1 öppning.In carrying out the method, starting material 8, for example aluminum slag and / or aluminum waste, is introduced into the converter 1, the tube 5 with the burner 6 and the lance 7 being moved to the side. Then the tube 5 with the burner 6 and the lance 7 is placed close in front of the opening of the converter 1.

Konvertern bringas därefter att rotera med en hastighet av upp till 5 varv per minut och brännaren tändes för upp- hettning av utgångsmaterialet 8. Brännaren drives vanligen såsom med ett fossilt bränsle, exempelvis ett kolväte, propan, och med en oxygenhaltig gas innehållande minst 80 procent oxygen, nitrogen. Den oxygenhaltiga gasen kan vara oxygen med en halt av ca 93 procent oxygen från en PSA-anläggning, varvid återstoden av gasen utgöres huvudsakligen av argon, oxygen från en luftseparationsanläggning. Brännarens 6 låga mot en punkt på avstånd från företrädesvis med mycket små halter av eller är företrädesvis riktad konverterns 1 axel på dess botten. Genom att till brännaren 6 tillförd oxygenmängd är understökiometrisk eller möjligen Istökiometrisk, dvs oxygenmängden utgör 80-100 procent av den för fullständig förbränning erforderliga oxygenmängden, minimeras oxidation av metall i konvertern 6.The converter is then rotated at a speed of up to 5 revolutions per minute and the burner is ignited to heat the starting material 8. The burner is usually operated as with a fossil fuel, for example a hydrocarbon, propane, and with an oxygen-containing gas containing at least 80 percent oxygen, nitrogen. The oxygen-containing gas may be oxygen with a content of about 93 percent oxygen from a PSA plant, the remainder of the gas being mainly argon, oxygen from an air separation plant. The flame of the burner 6 towards a point at a distance from preferably with very small contents of or is preferably directed to the axis of the converter 1 on its bottom. Because the amount of oxygen supplied to the burner 6 is sub-stoichiometric or possibly ice-stoichiometric, ie the amount of oxygen constitutes 80-100 percent of the amount of oxygen required for complete combustion, oxidation of metal in the converter 6 is minimized.

När utgångsmaterialet, exempelvis aluminiumhaltig slagg, har uppnått en temperatur över smältpunkten för aluminium, börjar aluminiet att smälta och genom rotationen åstadkommas att de sfärer, som innehåller aluminium som kärna och 5C1 0,22 10 15 20 25 30 35 av en aluminiumlegering, 4 aluminiumoxid som omgivande skyddande skal, deformeras och skalet spricker sönder, varvid aluminiet, som övergår till flytande fas, aluminium från andra sfärer. konverterns lägsta område. När mesta möjliga aluminium har börjar rinna nedåt och samansmälter med Det smälta aluminiet samlas i smält och samlats under kvarvarande slaggåterstod avlägsnas skyddshuven 5 och den smälta metallen kan tappas ur kon- vertern 1.When the starting material, for example aluminum-containing slag, has reached a temperature above the melting point of aluminum, the aluminum begins to melt and by the rotation it is caused that the spheres containing aluminum as core and 5C1 0.22 10 15 20 25 30 35 of an aluminum alloy, 4 alumina as the surrounding protective shell, deforms and the shell cracks, leaving the aluminum, which turns into a liquid phase, aluminum from other spheres. the lowest range of the converter. When as much aluminum as possible has begun to flow downwards and fuses with The molten aluminum is collected in molten and collected under the remaining slag residue, the protective hood 5 is removed and the molten metal can be drained from the converter 1.

Enligt en föredragen.utföringsform höjer man.konverterns rotationshastighet till upp till 25 varv per minut och minskar samtidigt brännarens effekt till 50-10 procent av den ursprungliga effekten när metallen har börjat smälta. När temperaturen i smältan har nått en temperatur av 750 - 950 grader Celsius avbrytes värmningen och man tappar metallen på vanligt sätt.According to a preferred embodiment, the rotational speed of the converter is increased to up to 25 revolutions per minute and at the same time the power of the burner is reduced to 50-10 percent of the original power when the metal has begun to melt. When the temperature in the melt has reached a temperature of 750 - 950 degrees Celsius, the heating is stopped and the metal is dropped in the usual way.

Enligt en effekten intermittent till konvertern vid det högre varvtalet av upp till 25 rpm. För att oxygen, som finns i den konvertern omgivande luften, inte skall kunna tränga in i konvertern och oxidera aluminium, som icke skyddas av ett skyddande lager av slagg eller andra restprodukter, tillför man en inert skyddsgas till konvertern, så att ett övertryck upprätthålles i denna. Den inerta gasen är företrädesvis argon. Skyddsgasen såsom visat på ritningen, annan utföringsform tillföres tillföres genom en lans, varvid lansen är ansluten till en källa för skyddsgasen, eller genom brännaren, exempelvis genom dess oxygenmunstycken, som växelvis kan stå i förbindelse med en källa för oxygen och en källa för skyddsgas. Brännaren är även ansluten via ej visad ledning till en källa för fossilt bränsle.According to an effect intermittent to the converter at the higher speed of up to 25 rpm. In order to prevent oxygen contained in the air surrounding the converter from penetrating into the converter and oxidizing aluminum, which is not protected by a protective layer of slag or other residual products, an inert shielding gas is supplied to the converter, so that an overpressure is maintained in this. The inert gas is preferably argon. The shielding gas as shown in the drawing, another embodiment is supplied through a lance, the lance being connected to a source of the shielding gas, or through the burner, for example through its oxygen nozzles, which may alternately communicate with a source of oxygen and a source of shielding gas. The burner is also connected via a line (not shown) to a source of fossil fuel.

Exempel Aluminiumhaltig slagg, som erhållits från framställning serie 3000, placerades i en kon- verter, vars längdaxel bildade en vinkel av ca 17 grader mot horisontalplanet. Den satsade mängden var 1240 kg ren slagg.Example Aluminum-containing slag, obtained from production series 3000, was placed in a converter, the longitudinal axis of which formed an angle of about 17 degrees to the horizontal plane. The amount invested was 1240 kg of pure slag.

Slaggen bestod av 66 viktprocent metallisk aluminium, 30 viktprocent aluminiumtrioxid och återstoden av' oxider av kisel, järn och kalcium.The slag consisted of 66% by weight of metallic aluminum, 30% by weight of aluminum trioxide and the remainder of oxides of silicon, iron and calcium.

Efter satsningen av slaggen utan tillsats av skyddade 10 15 20 25 30 35 .vidtager åtgärder, 501 022 5 saltlager placerades huven med en oxy-fuel-brännare framför konverteröppningen på kort avstånd från varandra. Brännaren hade en effekt av 1 MW och drevs med propan och rent oxygen, dvs en oxygenhaltig' gas innehållande minst 99,5 procent oxygen. Konvertern roterades med ca 1 varv per minut tills brännaren med full effekt hade värmt slaggen och smält aluminiumet, varvid temperaturen hos materialet i konvertern var ca 750°C.After the loading of the slag without the addition of protected measures, 501 022 5 salt layers, the hood was placed with an oxy-fuel burner in front of the converter opening at a short distance from each other. The burner had an output of 1 MW and was powered by propane and pure oxygen, ie an oxygen-containing gas containing at least 99.5 percent oxygen. The converter was rotated at about 1 revolution per minute until the burner had fully heated the slag and melted the aluminum, the temperature of the material in the converter being about 750 ° C.

Därefter minskades brännarens effekt till ca 200 kW och konvertern bringades att rotera kontinuerligt med en hastig- het av 8 varv per minut. När materialet i konvertern hade upphettats med den reducerade effekten under 20 minuter var metalliskt aluminium separerat från slaggen, som låg som ett täcke över metallen.Thereafter, the power of the burner was reduced to about 200 kW and the converter was made to rotate continuously at a speed of 8 revolutions per minute. When the material in the converter had been heated with the reduced power for 20 minutes, metallic aluminum was separated from the slag, which lay like a blanket over the metal.

Den erhållna metallmängden var 711 kg rent aluminium, vilket motsvarar ett utbyte av 57 procent och en verknings- grad för processen av 88 procent (satsat metalliskt alumi- nium/erhållet rent aluminium. Förbrukningen bränsle var 252 kWh per ton insatt slagg och oxygenför- brukningen 44 normalkubikmeter per ton insatt slagg. Den totala behandlingstiden uppgick till 32 minuter. Den erhållna restprodukten bestod av rena oxider av de angivna metallerna av fossilt och aluminium.The amount of metal obtained was 711 kg of pure aluminum, which corresponds to a yield of 57 percent and an efficiency for the process of 88 percent (invested metallic aluminum / obtained pure aluminum. Fuel consumption was 252 kWh per ton of slag used and oxygen consumption 44 normal cubic meters per tonne of slag introduced.The total treatment time was 32 minutes.The residual product obtained consisted of pure oxides of the specified metals of fossil and aluminum.

Utmärkta resultat har erhållits när det för utvinning chargerade materialet. partiellt har innehållit skrot in- nehållande samma metall som slaggen.Excellent results have been obtained when the material charged for extraction. partially contained scrap containing the same metal as the slag.

Vid chargering av enbart avfall, speciellt av aluminium, är det på grund av denna metalls egenskap att lätt oxideras nödvändigt, understökiometriskt. Vid periodiskt uppehåll av tillförseln av heta förbränningsgaser är det speciellt nödvändigt att man förhindrar att. atmosfärens oxygen tränger fram till metallen. Lämpligen upprätthålles ett övertryck i konvertern genom tillförsel av skyddande argon. att förbränningen för energialstringen sker S011!When charging only waste, especially aluminum, due to the property of this metal, it is necessary to oxidize it easily, understochiometrically. In the event of a periodic interruption of the supply of hot combustion gases, it is especially necessary to prevent. atmospheric oxygen penetrates the metal. Suitably an overpressure is maintained in the converter by supplying protective argon. that the combustion for the energy generation takes place S011!

Claims

10 15 20 25 30 35 PATENT REQUIREMENTS

A method of recovering a non-ferrous metal from a feedstock. continuous or intermittent rotation of the furnace and removes the obtained molten metal from residual and / or formed solid slag residue, characterized in that the starting material is heated in the absence of a protective salt layer with a so-called oxy-fuel burner, which is fed with a fossil fuel and with a gas containing at least 80 percent oxygen, the furnace rotating at a speed not exceeding 5 rpm.

2. A method according to claim 1, the temperature reached above the melting temperature of the metal is lowered, characterized in that after the effect of the burner by 50-90 percent and increasing the rotational speed of the furnace to 5-25 rpm and continuing the energy supply until the metal melts.

3. A method according to claim 2, characterized in that heat with the reduced power is supplied intermittently during continued rotation of the furnace at 5-25 rpm and that during an interrupted heat supply an inert gas is added through the burner or through a lance.

4. A method according to claim 3, characterized in that the inert gas is argon.

5. A method according to claim one or more of claims 1-4, characterized in that the oxy-fuel burner is fed with a fuel and oxygen in proportion or with an oxygen deficit of at most 20 stoichiometric percent in the case of heat supply.

6. A method according to one or more of claims 1-5, characterized in that an overpressure of combustion gases is maintained in the rotary kiln or converter.

7. A method according to one or more of claims 1-6, characterized in that the heating is terminated and the metal is dropped when its temperature is in the range 750-950% L

8. A method according to one or more of claims 1-6, characterized in that the heating is terminated and the metal is dropped after 5-60 minutes after the increase of the rotational speed.