Способ непрерывной плавки сульфидных материалов

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5015731/02 (22) 05.12.91 (46) 15.1193 Бюл. Йя 41-42 (75) Абрамов Н.П„BB„Лунин В.Г„Ледяев

В.С„Демихов В.Н.; Ермаков АБ.; Коваленко АЛ. (73) Абрамов Николай Павлович. (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЛАВКИ СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: в цветной металлургии, лри лереработке сульфидных материалов в агрегатах с барботируемым расллавом. Сущность: в качестве (19) RU (11) 20О282б С1 (51) 5 С 22 В 5 02 дутья для продувки ванны расплава ислользуют смесь технического кислорода и насыщенного водяного пара в соотношении 0,5 — 4,5, мас%, что позволяет резко увеличить начальную концентрацию диоксида серы на стадии переработки газов в товарную продукцию после их осушки or влаги и существенно снизить образование и выброс в атмосферу токсичных оксидов азота NO доведя их х концентрацию до уровня допустимых норм.

2002826

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при переработке сульфидных материалов в агрегатах с борботируемым расплавом, При переработке сульфидных материалов образуется большое количество токсичных и экологически вредных газов в виде оксидов серы и азота. Снижение их выброса в атмосферу и создание условий для максимальной переработки в товарную продукцию является первостепенной задачей при разработке и создании новых технологий переработки сульфидных материалов, Анализ отечественных работ и за рубежом в этом направлении, с одной стороны, показывает, что наиболее эффективным направлением при переработке серусодержащих газов в товарную продукцию(серная кислота, элементная сера, концентрированный диоксид серы и др.) является повышение начальной концентрации диоксида серы в газах, поступающих на переработку, С другой стороны, наиболее эффективным направлением снижения общих выбросов оксидов азота в атмосферу является создание условий их минимального образования, Известны способы непрерывной плавки сульфидных материалов, включающие их загрузку, продувку ванны расплава воздушно-кислородным дутьем через фурмы в присутствии углеродсодержащего топлива с образованием сульфидной и окисленных фаз и выдачу жидких и газообразных продуктов плавки. Недостатками этих способов являются низкая концентрация диоксида серы, высокая концентрация оксидов азота и большое количество отходящих высокотемпературных газов, затрудняющие их переработку и утилизацию.

Наиболее близким по технической сути, выбранном за прототип, является способ непрерывной плавки сульфидных материалов, включающий их загрузку, продувку ванны расплава кислородсодержащим дутьем через фурмы в присутствии углеродсодержащего топлива с образованием сульфидной и окисленной фаз и выпуск жидких и газообразных продуктов плавки с ведением процесса при удельном расходе сульфидных материалов 1,0 — 3,5 т/ч на 1 м площади

2 ванны с образованием надфурменной и подфурменной зон ванны расплава и поддержании соотношения сульфидной и окисленной фаз в надфурменной зоне от 0,05 до

1,0 и подаче кислородсодержащего газа в толщу расплава с напряженностью дутья 5—

15 м в 1 мин на 1 т расплава /1/, Недостатками данного способа являются относительно низкая концентрация диоксида серы в газах, составляющая 25 — 30 об, /, 45

55 резкому снижению технологических показателей плавки, а увеличение верхнего предела — к перегреву ванны расплава, снижению интенсивности барботажа и тепло- и массообмена. Замена азота дутья на насыщенный водяной пар в укаэанных пределах соотношения с техническим кислородом не вызывает изменения характеристик дутья и теплового баланса плавки, а следовательно, и технологических показателей плавки.

Количество кислорода в дутье определяется как составом сырья, так и технологическими задачами процесса плавки (на штейн, черновую медь и т.п.), Степень же влажности водяного пара определяется необходимостью поддержаи высокая концентрация токсичных оксидов азота (N0x). превышающая в несколько сот раз предельно допустимую концентрацию рабочей зоны, равную 5 мг/нм, а также большой обьем образующихся газов, Низкая концентрация диоксида серы и высокое содержание оксидов азота вызваны наличием большого количества азота в дутье, со. ставляющим 30-80 об, . Несмотря на то, "0 что процесс плавки ведется при температуре менее 1500 С; соответствующей резкому росту образования оксидов азота, все-таки их концентрация значительно ïðåвышает предельно допустимые нормы. В процессе же переработки серусодержащих газов на товарную продукцию общее количество выбрасываемых в атмосферу оксидов азота не изменяется. В процессе охлаждения и осушки газов от влаги перед

20 стадией их переработки на товарную продукцию концентрация диоксида серы из-за большого содержания азота практически не изменяется, Предлагаемое изобретение направлено на повышение концентрации диоксида серы перед стадией переработки газов на товарную продукцию, снижение концентрации образующихся в процессе плавки оксидов азота (ИОх) и уменьшение общего количества перерабатываемых газов.

Технический результат достигается тем, что в известном способе непрерывной плавки сульфидных материалов (прототип), согласно изобретению продувку ванны

35 расплава осуществляют смесью технического кислорода и насыщенного водяного пара в соотношении 0,5 — 4,5 мас.%, При этом нижний предел соотношения соответствует тепловому режиму, аналогичному работе

40 плавильного агрегата на чисто воздушном дутье, а верхний предел — на воздушно-кислородном дутье с обогащением кислородом до 70 об., Снижение нижнего предела соотношение приводит к недостаче тепла и

2002826

25

35

45 ния в плавильном агрегате заданного теплового режима, обеспечивающего необходимую температуру расплава.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа с известным показывает, что по предлагаемому способу продувку ванны расплава осуществляют смесью технического кислорода с влажным водяным паром в соотношении 0,5 — 4,5 мас.,,. Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию "новизна". а отличительные признаки обеспечивают ему соответствие критерию "существенные отличия".

Способ осуществляется следующим образам. В плавильный агрегат (печь) непрерывно загружают сульфидные металлосодержащие материалы и осуществляют продувку ванны расплава смесью технического кислорода и насыщенного водяного пара в присутствии углеродсодержащего топлива с образованием сульфидной и окисленной фаэ. Жидкие продукты плавки выпускаются через специальные устройства (например, шлаковые и штейновые сифоны) на доработку, а отходящие газы, содержащие диоксид серы, охлаждаются в теплоиспользующей установке, проходят стадию осушки и направляются на последующую переработку с получением товарной прОдукции (например, элементная сера, серная кислота, концентрированный диоксид серы).

Предлагаемый способ осуществляют на печи Ванюкова для плавки в жидкой ванне с площадью в области фурм 2,2 м . В печь и грузят 4,7 т/ч сульфидной шихты, состоящей иэ руды, концентрата и песчаника, Влажность шихты составляет 7,2 мас. .

Глубина ванны расплава составляет 1;46 м от пода. Через боковые фурмы в расплав вдувают смесь технического кислорода (Ог=0,95 — 0,97) с избыточным давлением 1,2 ати и насыщенного водяного пара при влажности 1 — 3 кг/м и давлении 6 ати. Расход э кислорода составляет 1250 нм /ч, а общий расход смеси — 1700-1800 нм /ч, что обесз печивает напряженность дутья в среднем

9.3 нм в 1 мин на 1 т расплава, Одновременно в расплав подают природный газ в количестве 147 нм /ч. Образующиеся в процессе плавки штейн и шлак выводят соответственно через штейновый и шлаковый сифоны, а отходящие газы в количестве

2700 — 2800 нм /ч отводят иэ печи через газ зоход на охлаждение, осушку от влаги и очистку от пыли.

Результаты плавки приведены в таблице (опыт 1), где для сравнения приведены результаты аналогичных плавок, но с использованием в качестве дутья кислородновоэдушной смеси с обогащением кислородом до 35 об. 7(, (опыт 2) и смеси. состоящей из 65 об.Я технического кислорода, 17,5 об. конвертерного воздуха и 17,5 об.7, насыщенного водяного пара (опыт 3).

Как видно из данных таблицы, замена азота в дутье на насыщенный пар при прочих одинаковых условиях плавки позволяет более чем на треть повысить концентрацию диоксида серы после осушки газов от влаги и почти в 200 раз снизить концентрацию оксидов азота (опыт 1 по сравнению с опытом 2), доведя ее значение к нормам промышленной санитарии. Частичная же замена азота на пар (опыт 3) позволяет значительно повысить концентрацию диоксида серы, однако концентрация оксидов азота все же выше нормативной.

Таким образом, использование предлагаемого способа непрерывной плавки сульфидных материалов с использованием в качестве дутья смеси технического кислорода с насыщенным водяным паром по сравнению с известным позволяет резко повысить, комплексную переработку сул ьфидного сырья эа счет увеличения начальной концентрации диоксида серы на стадии переработки газов в товарную продукцию и существенно снизить выбросы в атмосферу токсичных оксидов азота с отходящими газами. (56) Авторское свидетельство СССР

М 510842, кл. С 22 В 5/02, 1974.

2002826

Продолжение таблицы

Составитель Н.Абрамов

Редактор Е.Полионова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M,Ïåòðîâà

Заказ 3217

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЛАВКИ

СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включаю- 5 щий их загрузку, продувку ванны расплава. кислородсодержащим газом через фурмы в присутствии углеродсодержащего топлива с образованием сульфидной и окисленной фаз и выпуск жидких и газообразных про- 1î дуктов плавки с ведением процесса при удельном расходе сульфидных материалов

1,0- 3,5 т/ч на 1 м площади ванны с обраг эованием над- и подфурменной зон ванны расплава и поддержании соотношения сульфидной и окисленной фаз в надфур-. менной зоне 0,05 - 1,0 и подаче кислородсодержащего газа в толщу расплава с удельной интенсивностью дутья 5 - 15 м /мин на 1 т расплава, отличающийся тем, что продувку ванны расплава осуществляют смесью технического кислорода и. насыщенного водяного пара в соотношении 0,5-4,5 мас,g.