(5) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПИРИТНОГО ОГАРКА(5) METHOD FOR PROCESSING PYRITE BURNING
Изобретение относитс к способам переработки пиритного огарка и может быть использовано в металлургии. Пиритные .огарки вл ютс обремени тельным отходом сернокислотного производства но вместе с тем представл ют собой ценное комплексное сырье Средний состав пиритных огарков отечественных заводов приведен ниже Железо51-58 Медь0,30-0,82% Свинец0,10-0,55% Цинк0,68-1,30% Мышь к0,10-0,25% Золото1,0-2,2 г/т Серебро5,5-25 г/т Прочие0,3% В насто щее врем до 60% образующих пиритных огарков используютс как добавка в производстве цемента, что приводит к безвозвратным потер м ценных компонентов. Известен способ переработки огарка , включающий смачивание огарка нефтью или мазутом, нагрев смеси в присутствии сол ной кислоты до 850950С с получением магнетита и возгонкой хлоридов металлов f1 I. Недостатками способа вл ютс проведение стадий нагрева и восстановлени в разных аппаратах и при различных режимах, что приводит к потер м с пылью 5-10% материала и увеличивает эрозию оборудовани . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ переработки пиритного ог.арка, включающий последовательные операции смешени пиритного огарка с раствором хлористого кальци , окомкование смеси, сушку и нагрев полученных окатышей во вращающейс печи с .улавливанием выдел ющихс летучих хлоридов цветных металлов 23. Основной продукт переработки - железорудные окатыши, используютс в доменной плавке. Недостатками способа вл етс невозможность переработки по данному способу пиритных огарков отечественных заводов, отличающихс меньшим содержанием железа и большим содержанием мышь ка. Цель изобретени - упрощение процесса и повышение его эффективности путем получени готового продукта в виде расплава железа с одновременным извлечением цветных и благородных металлов о Цель достигаетс тем, что пиритный огарок смешивают с раствором хло ристого кальци , окомковывают и добавл ют в смесь порошка ферро силици , содержащего 50-80% кремни , а также ферромагнитные материалы, составл ющие 20-70 от массы перерабатываемого огарка, полученную шихту нагревают в герметичной емкости в течение мин до 15801700°С , причем до нагрев ведут при скорости 80-500с/мин, далее со скоростью 160-200°С/мин, поддержива давление в емкости 0,1-1,1 атм с получением несмешивающихс расплавов железа и шлака и газовой фазы, выпускаемых раздельно. Целесообразно в качестве ферромаг нитных материалов использовать лом черных металлов, который не находит применени из-за содержани в нем цинка и свинца. Использование ферросилици в качестве восстановител оправдано, так как реакци его взаимодействи с оки лами железа в огарке экзотермична и уменьшает расход тепла на нагрев ших ты. Целесообразность выбранных интервалов проведени процесса объ сн етс следующим. Выбранные пределы по ферросилицию (35-45%) определ ютс стехиометрическим отношением реакции силикотермического восстановлени . Фероомагнитные материалы увеличивают электропроводность шихты при ин дуктивном бесконтактном нагреве,что определ ет нижний предел (. При увеличении количества ферромагнитных материалов (более 70%) материалоемкость процесса возрастает, что усложн ет технологию. При уменьшении количества ферромагнитных материалов (менее необходимо увеличить частоту электроколебаний, что приводит к удорожанию процесса Врем нагрева шихты ( мин) находитс в обратно пропорциональной зависимости от количества вводимого исходного ферромагнитного материала. Температура процесса (1580-1700°С) определ етс температурой плавлени конденсированных фаз (металла и шлака ). Нижний предел определ етс температурой плавлени металла, а верхний - температурой плавлени шлака. Нижний предел давлени Р 0,1 ати обусловлен возможност ми оборудовани . Снижение давлени ниже 0,1 ати увеличивает стоимость оборудовани . Увеличение рабочего давлени более 1 ,1 ати увеличивает температуру начала возгонки примесей и снижает эффективность экстракции. Использу известные преимущества индукционного нагрева, система на 1-ой стадии нагрева в короткое врем вводитс в оптимальный режим работы, и интервал скорости нагрева (80500°С/мин ) на этой стадии будет определ тьс производительность аппарата. Достаточно высока скорость нагрева на 2-ой стадии (1бО-200°С/мин) определ етс стремлением снизить тепловые потери и емкость печи. Способ осуществл ют следующим образом . Образующийс в процессе обжига пирита гор чий огарок смешивают с порошком ферросилици и увлажн ют раствором хлористого кальци . Охлажденною шихту подают на обжиг в герметичную емкость (индукционную печь), куда предварительно загружен ферромагнитный материал (например, лом черных металлов). Нагрев порошкообразной шихты осуществл ют в электромагнитном поле за счет нагрева ферромагнитных материалов. При нагреве происходит одновременна сушка шихты и разлох{ение хлористого кальци с образованием летучих хлоридов цветных металлов . Одновременно происходит возгонка металлического мышь ка из его соединений с металлами, так как нагрев ведут без доступа воздуха. Образующиес газообразные продукты, содержащие только хлориды цветных металлов , отвод т в емкость, котора может быть вакуумирована дл более полного извлечени , и далее подвергают переработке по известному способу с извлечением цветных и благородных металлов.The invention relates to methods for the processing of pyrite calcine and can be used in metallurgy. Pyrite gogars are a burdensome waste of sulfuric acid production, but at the same time they are valuable complex raw materials. The average composition of pyrite cinders of domestic factories is given below. Iron51-58 Copper0.30-0.82% Lead0.10-0.55% Zinc0.68 -1.30% Mouse k0.10-0.25% Gold1.0-2.2 g / t Silver5.5-25 g / t Others0.3% Currently, up to 60% of the pyrite cinder forms are used as an additive in cement production, which leads to irretrievable losses of valuable components. A known method of processing cinder, including wetting the cinder with oil or fuel oil, heating the mixture in the presence of hydrochloric acid to 850950С to produce magnetite and sublimation of f 1 metal chlorides. The disadvantages of the method are to carry out the heating and reduction stages in different apparatus and under different conditions, which leads Loss of m with dust is 5-10% of material and increases equipment erosion. The closest to the invention in its technical essence and the achieved result is a method of processing a pyrite coal burner, including successive operations of mixing a pyrite calcine with a solution of calcium chloride, pelletizing the mixture, drying and heating the obtained pellets in a rotary kiln to trap the volatile nonferrous metal chlorides. 23. The main processed product is iron ore pellets, used in blast furnace smelting. The disadvantages of the method are the impossibility of processing in this method the pyrite cinders of domestic plants that have a lower iron content and a higher mouse content. The purpose of the invention is to simplify the process and increase its efficiency by obtaining a finished product in the form of iron melt while simultaneously removing non-ferrous and noble metals. The goal is achieved by mixing pyrite cinder with calcium chloride solution, pelleting it and adding to the mixture of ferro silicon powder containing 50-80% silicon, as well as ferromagnetic materials constituting 20-70 from the mass of the processed cinder, the resulting mixture is heated in a sealed container for 15801700 ° C in min. At a speed of 80–500 s / min, then at a speed of 160–200 ° C / min, maintaining the pressure in the vessel 0.1–1.1 atm to produce unmixed melts of iron and slag and the gas phase, which are produced separately. It is advisable to use ferrous materials as ferromagnetic materials, which cannot be used due to the content of zinc and lead in it. The use of ferrosilicon as a reducing agent is justified, since the reaction of its interaction with the iron oxides in the calcine is exothermic and reduces the heat consumption for heating. The appropriateness of the selected process intervals is explained as follows. The chosen limits on ferrosilicon (35-45%) are determined by the stoichiometric ratio of the silicothermic reduction reaction. The ferromagnetic materials increase the electrical conductivity of the charge during inductive contactless heating, which determines the lower limit (. With an increase in the amount of ferromagnetic materials (more than 70%), the process materials consumption increases, which complicates the technology. With a decrease in the number of ferromagnetic materials (less increases the cost of the process. The heating time of the charge (min) is inversely proportional to the amount of the input ferromagnetic mate. The temperature of the process (1580-1700 ° C) is determined by the melting point of the condensed phases (metal and slag). The lower limit is determined by the melting point of the metal, and the upper limit is determined by the melting point of the slag. The lower limit of pressure P 0.1 bar is determined by the equipment A decrease in pressure below 0.1 ampere increases the cost of equipment. An increase in the operating pressure of more than 1, 1 ampere increases the temperature at which the impurities begin to sublimate and reduces the efficiency of extraction. Using the known advantages of induction heating, the system at the first stage of heating in a short time is introduced into the optimum mode of operation, and the rate of heating rate (80500 ° C / min) at this stage will determine the performance of the device. The sufficiently high heating rate at the 2nd stage (1bO-200 ° C / min) is determined by the desire to reduce heat losses and furnace capacity. The method is carried out as follows. The hot candle, formed during pyrite burning, is mixed with ferrosilicon powder and moistened with calcium chloride solution. The cooled mixture is fed to the firing in an airtight container (induction furnace), where the ferromagnetic material is preloaded (for example, ferrous scrap). The powder mixture is heated in an electromagnetic field by heating ferromagnetic materials. When heated, the charge is simultaneously dried and the calcium chloride degrades to form volatile chlorides of non-ferrous metals. At the same time, the sublimation of the metal mouse of its compounds with metals takes place, since the heating is carried out without access of air. The resulting gaseous products containing only non-ferrous metal chlorides are discharged into a tank, which can be evacuated for more complete recovery, and further processed by a known method with extraction of non-ferrous and noble metals.
Пр I подъеме температуры до 12501300 0 кремний ферросилици вступает в экзотермическую реакцию с окись железа огарка. В результате резко увеличиваетс температура и образуютс две несмешивающиес фазы - жидкого железа и шлака, которые выпускаютс из печи раздельно. Далее полученный расплав железа может быть использован после соответствующей обработки, например, дл лить чу ..гунных труб, наход щих широкое приме нение в хоз йстве.If the temperature rises to 12501300 0, silicon ferrosilicon enters into an exothermic reaction with iron oxide calcine. As a result, the temperature increases dramatically and two immiscible phases are formed - liquid iron and slag, which are discharged separately from the furnace. Further, the obtained molten iron can be used after appropriate treatment, for example, for pouring the lunar tubes, which are widely used in the household.
Пример 1. Утилизируетс пиритный огарок, содержащий в 1 т 81 кг , меди 3,0 кг, свинца 1,0 кг, цинка 8,6 кг, мышь ка 1,8 кг золота 1,2 г, серебра 18,3 г, СаО 0 КГ-, SiO 110 кг, серы (общей) 21,6 кг. Дл восстановлени 81 кг требуетс 21 кг кремни или 285 кг ФС-75 (ферросилици ). В результате реакции образуетс 570 кг железа и 71 кг х{елеза переходит из ФС (итого кг). Дл обеспечени прогрева шихты в нее вводитс 700 кг стружки, обрези и прочего лома, т.е. всего образуетс стали 13 кг. Дл получени в готовой продукции требуемого содержани кремни () дополнительно вводитс б9 кг ФС-45, т.е. всего образуетс 1400 кг стали при расходе кг ФС-+5. При расходе 30 кг/т пиритйых огарков дополнительно вноситс кг СаО, итого в шихте 55,3 кг СаО. Помимо 110 кг SiO из пиритного огарка в шлак переходит 458 кг Si02. Итого в шлаке содержитс 568 кг SiO и 55,3 СаО при массе шлака 623 кг. Состав подобного шлака: SiO 91,2%;СаО 8,8.Температура плавлени более . Дл снижени температуры плавлени в шлак целесообразно ввести глинозем в виде нефелина или шамота в количестве 77 кг. В этом случае количество шлака возрастает до 700 кг. Дл нагрева 1,А т стали и 0,7 т шлака, т.е. всего 2,1 т до 1б50 требуетс 2, К у1оЗ. 1,,3 1, тепла , тогда как .реакци восстановлени , вносит 0,580 . Недостающее количество тепла - 0,60 10 ккал или 535 квт-ч должно быть введено за счет индукционного нагрева . Скорость нагрева до 500С/мин, далее 1бО С/мин.Example 1. A pyrite calcine is utilized, containing 1 ton of 81 kg, copper 3.0 kg, lead 1.0 kg, zinc 8.6 kg, mice 1.8 kg of gold 1.2 g, silver 18.3 g, CaO 0 KG-, SiO 110 kg, sulfur (total) 21.6 kg. To recover 81 kg, 21 kg of silicon or 285 kg of PS-75 (ferrosilicon) is required. As a result of the reaction, 570 kg of iron are formed and 71 kg x {iron is transferred from the FS (total kg). To ensure the heating of the charge, 700 kg of chips, cuttings and other scrap, i.e. a total of 13 kg steel is formed. In order to obtain the required silicon content in the finished product (), additional B9 kg FS-45 is added, i.e. a total of 1400 kg of steel is formed at a flow rate of kg FS- + 5. At a flow rate of 30 kg / t of pyrite cinders, additional kg of CaO is added, for a total of 55.3 kg of CaO in the charge. In addition to 110 kg of SiO from pyrite cinder, 458 kg of Si02 goes into slag. Total slag contains 568 kg of SiO and 55.3 CaO with a slag mass of 623 kg. The composition of this slag: SiO 91.2%; CaO 8.8. The melting temperature is more. To decrease the melting temperature, it is advisable to add alumina in the form of nepheline or chamotte in an amount of 77 kg to the slag. In this case, the amount of slag increases to 700 kg. To heat 1, A t of steel and 0.7 t of slag, i.e. only 2.1 tons to 1b50 requires 2, To uoZ. 1, 3 1, heat, whereas the reduction reaction, contributes 0.580. The missing amount of heat - 0.60 10 kcal or 535 kW-h must be introduced due to induction heating. The heating rate is up to 500 ° C / min, then 1 bO C / min.
При разложении 30 кг СаС всего образуетс около 10 м хлоридов, в то врем как при обжиге во вращающихс печах по прототипу расход природного газа составл ет м /т пиритного огарка и образуетс 1620 м продуктов горени , т.е. по предложенному способу дебит газоочистки в 1б2 раза меньше. Расплав стали и шлака выводитс из печи раздельно. При науглероживании I, т стали до ,Q% образуетс кг чугуна,пригодного дл получени 1 j т чугунных трубDuring decomposition of 30 kg of CaC, about 10 m of chlorides are formed in total, while during firing in rotary kilns of the prototype, the consumption of natural gas is m / t of pyrite cinder and 1620 m of combustion products are formed, i.e. According to the proposed method, the gas cleaning rate is 1–2 times less. The steel and slag melt is removed from the furnace separately. When carburizing I, t of steel to, Q%, kg of pig iron is formed, suitable for producing 1 j t of cast iron pipes
Пример 2. В герметичной печи нагреваетс смесь,содержаща 1т пиритного огарка, кг пЪрошка фер росилици , содержащего 47,5% кремни и 500 кг лома черных металлов, а также СаСВ/. - 30 кг. При соединении индуктора печи с источником питани нагреваетс лом черных металлов , равномерно распределенный по объему шихты. Нагрев осуществл етс изменением мощности и частоты источника питани со скоростью 80°С/мин до достижени средней температуры смеси 1000°С. При этой температуре начинают выдел тьс в газовую фазу хлориды цветных и благородных металлов , и смесь выдерживают в течение 15 мин под давлением 0,1 ати. Врем выдержки определ етс количеством выдел ющихс газов. После прекращени газовыделени в локальный объем печи вводитс максимальна мощность и инициируетс самораспростран юща с реакци восстановлени . После завершени реакйии восстановлени к индуктору подводитс максимальна мощность, обеспечивающа полное расплавление шихты и разделение металла и шлака. Скорость нагрева 180°С/мин. Из пиритного огарка , содержащего 81,4% (57% железа ) в металлическую фазу переходит 570 кг железа,из ферросилици 236 кг из лома - 500 кг, всего 1306 кг. Жидкий металл выпускаетс в ковш, куда предварительно загружены ферросплавы и пакеты угл . В результате введени добавок образуетс чугун, содержащий 2,0-2,3% Si, до 1,0% Мп и 4,0-4,, а масса металла возрастает до 1400 кг. Одновременно получают хлориды цветных и благородных металле в - 10 м.Example 2. In a sealed furnace, a mixture containing 1 ton of pyrite cinder, a kg of ferric silicate powder, 47.5% silicon and 500 kg of ferrous scrap, and CaCB / is heated. - 30 kg. When the furnace inductor is connected to a power source, ferrous scrap is heated, evenly distributed throughout the batch volume. Heating is carried out by varying the power and frequency of the power supply at a rate of 80 ° C / min until the average mixture temperature reaches 1000 ° C. At this temperature, the chlorides of non-ferrous and noble metals begin to precipitate into the gas phase, and the mixture is kept for 15 minutes under a pressure of 0.1 ati. The exposure time is determined by the amount of evolved gases. After the cessation of gas evolution, the maximum power is introduced into the local volume of the furnace and a self-propagating reduction reaction is initiated. After completion of the reduction reaction, the maximum power is supplied to the inductor, ensuring complete melting of the charge and separation of the metal and slag. The heating rate is 180 ° C / min. From the pyrite cinder containing 81.4% (57% of iron), 570 kg of iron passes into the metal phase, 236 kg from ferrosilicon from scrap — 500 kg, a total of 1306 kg. Liquid metal is produced in a ladle, where ferroalloys and coal packages are preloaded. As a result of the addition of additives, pig iron containing 2.0-2.3% Si is formed, to 1.0% Mn and 4.0-4, and the mass of the metal increases to 1400 kg. At the same time receive chlorides of non-ferrous and noble metals in - 10 m.