Способ переработки медных металлических отходов

 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при переработке вторичных медьсодержащих отходов. Способ переработки предусматривает плавку отходов и их конвертирование в вертикальном конвертере с верхним дутьем при подаче топлива и кислорода через топливно-кислородную горелку, расположенную на некотором расстоянии от поверхности шихты или расплава. Определены параметры подачи топлива и кислорода, а также параметры их подачи при вторичном рафинировании от примесей, обеспечивается упрощение технологии и аппаратурного оформления процесса. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способам переработки вторичных медьсодержащих материалов.

Известен способ переработки медных металлических отходов во вращающемся конвертере TBRC (Патент США N 4581064). Способ предусматривает загрузку твердых металлических отходов во вращающийся конвертер с верхним дутьем, расплавление отходов и рафинирование от примесей продувкой кислородсодержащим газом, подаваемым через погруженную в расплав фурму. Рабочее положение конвертера наклон на 28^o. К недостаткам способа следует отнести его сложность, связанную, прежде всего, с необходимостью вращения конвертера.

Наиболее близким по технической сущности является способ переработки медных металлических отходов по технологии Isasmelt (Annual Project Review. An MBM publication, 12/99, p. 32-35). Способ предусматривает плавку твердых отходов в отдельном агрегате и конвертирование расплавленных отходов в печи Isasmelt путем продувки расплава через вертикально-расположенную топливно-кислородную горелку, погруженную в расплав. Вторичное рафинирование черновой меди осуществляется в отдельной печи в две стадии с добавкой соды и кремнезема. Способ позволяет переработать отходы с получением черновой меди, однако его недостатком является сложность процесса, связанная с необходимостью использования нескольких агрегатов для расплавления шихты, конвертирования и вторичного рафинирования.

Целью изобретения является упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки медных металлических отходов, включающем их плавку и рафинирование путем продувки расплава кислородсодержащим окислителем, подаваемым совместно с газообразным или жидким топливом через вертикально расположенную топливно-кислородную горелку, согласно изобретению процесс плавки и рафинирования ведут в предварительно разогретом вертикальном конвертере с подачей топлива и кислорода через расположенную над уровнем шихты или расплава кислородно-топливную горелку при коэффициенте избытка кислорода α, равном 0,8-1,2.

В частном случае рафинирование медного расплава от свинца, цинка, олова и серы может производиться путем последовательной обработки расплава газовыми смесями, образующимися при сжигании топлива в кислороде.

Снижение содержания никеля может быть достигнуто при продувке расплава кислородом при дополнительном расходе последнего 600-1000 нм³/час, и температуре расплава 1150-1200^oC в течение 10 - 30 мин.

Переработка металлических отходов в предварительно разогретом вертикальном конвертере с топливно-кислородной горелкой, находящейся над уровнем шихты, позволяет производить плавление, конвертирование и рафинирование расплава в одном агрегате, что упрощает процесс переработки. Подача через топливно-кислородную горелку кислорода и жидкого топлива (например, мазута) или природного газа на некотором расстоянии от расплава или шихты обеспечивает не только перемешивание расплава и взаимодействие его с газами (как в прототипе), но и взаимодействие расплава с продуктами сжигания жидкого или газообразного топлива в кислороде.

Подобранные экспериментально расходы топлива и кислорода и соотношение этих расходов позволяют получить металлическую медь с содержанием кислорода менее 0,1%. При изменении соотношений расходов топлива и кислорода на операции вторичного рафинирования за счет последовательной обработки медьсодержащего расплава газовыми смесями, образующимися при сжигании топлива в кислороде при α менее, равном и более 1, установлена возможность регулирования окисления и перехода в шлак отдельных примесей, что позволяет проводить операцию вторичного рафинирования в том же вертикальном конвертере.

При более высоком расходе кислорода, при α > 1,2, имеет место окисление меди и необходим большой расход топлива и кислорода на операции рафинирования медного расплава. При более низком расходе кислорода, при α < 0,8, имеет место повышенный расход топлива на плавку и снижение производительности агрегата. При одновременном снижении расхода кислорода и топлива менее указанных значений происходит снижение производительности агрегата. При одновременном повышении расхода кислорода и топлива более указанных значений снижается стойкость футеровки агрегата.

Снижение содержания никеля менее 0,4-0,5% производится путем продувки расплавленной меди кислородом при дополнительном расходе 600-1000 нм³/час через топливно-кислородную горелку в течение 10-30 минут при температуре 1150-1200^oC. Продувка в течение менее 10 мин не позволяет добиться получения металла с содержанием никеля менее 0,5%. Продувка расплава в течение более 30 минут приводит к переокислению расплава. Продувка расплава при температуре ниже 1150^oC приводит к образованию больших количеств оборотов. Продувка медного расплава при температуре выше 1200^oC вследствие повышенной растворимости не позволяет получать расплав с содержанием никеля менее 0,5-0,6%.

Примеры осуществления способа Испытания проводились в промышленном масштабе на 30-т вертикальном конвертере с верхней мазутно-кислородной горелкой. На переработку подавались следующие отходы: отходы электротехнического производства, пыли медеплавильных заводов. Вертикальный конвертер предварительно нагревался посредством мазутно-кислородной горелки до температуры 1250^oC, затем в него загружали партию отходов, и через мазутно-кислородную горелку, не доходящую до поверхности шихты на 0,3-0,5 м, подавали топливо и кислород. В качестве топлива использовался мазут. Расход кислорода поддерживался на уровне 600-1300 нм³/час, расход мазута 400-600 кг/час. После окончания конвертирования и скачивания шлака проводили вторичное рафинирование медного расплава, изменяя соотношение расходов топлива и кислорода: вначале α поддерживали более 1, осуществляя доокисление оставшихся примесей и вывод их в шлак. Далее, при α = 1, производили подогрев расплава, а затем осуществлялась последняя стадия рафинирования при α < 1, при этом происходит восстановление закиси меди (удаление кислорода). Снижение содержания никеля в медном расплаве проводили путем продувки расплава кислородом, причем дополнительный расход его находился в пределах 600-1000 нм³/час, температура поддерживалась на уровне 1150-1200^oC, время продувки составляло 10-30 минут. После вторичного рафинирования медный расплав анализировали на содержание меди, никеля, свинца, цинка, олова и серы.

Переработка медных металлических отходов в вертикальном конвертере с верхней подачей кислорода и топлива через горелку, находящуюся выше уровня расплава, позволяет проводить переработку медьсодержащих отходов в одном агрегате с получением конечного медьсодержащего продукта, требуемого состава, %: Cu 98-98,5; Ni 0,4-0,6; Pb - 0,08; Zn - 0,01; Sn - 0,09; S - 0,1; O₂ - менее 0,1%. При этом значительно упрощается технология и аппаратурное оформление процесса.

Формула изобретения

1. Способ переработки медных металлических отходов, включающий плавку, конвертирование путем продувки расплава кислородсодержащим окислителем, подаваемым совместно с газообразным или жидким топливом через вертикально расположенную топливно-кислородную горелку, и рафинирование медного расплава от примесей, отличающийся тем, что процесс переработки ведут в предварительно разогретом вертикальном конвертере с подачей жидкого топлива, например мазута, или природного газа и кислорода через топливно-кислородную горелку, расположенную над уровнем шихты или расплава при расходе жидкого топлива 400 - 600 кг/ч или природного газа 400 - 600 нм³/ч и кислорода 600 - 1300 нм³/ч при коэффициенте избытка кислорода 0,8 - 1,2.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рафинирование медного расплава от свинца, цинка, олова и серы производят путем последовательной обработки расплава газовыми смесями, образующимися при сжигании топлива в кислороде при изменении коэффициента избытка кислорода от 0,8 до 1,2.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что рафинирование медного расплава от никеля производят продувкой расплава кислородом через топливно-кислородную фурму в течение 10 - 30 мин при дополнительном расходе кислорода 600 - 1000 нм³/ч и температуре расплава 1150 - 1200^oC.