Способ селективного извлечения оксида железа и оксида цинка из шламов и пылей газоочисток металлургических агрегатов


 


Владельцы патента RU 2617086:

Фарнасов Геннадий Алексеевич (RU)
Бижанов Айтбер Махачевич (RU)

Изобретение относится к способу селективного извлечения оксида железа и оксида цинка из шламов и пылей газоочисток металлургических агрегатов. Шлам или пыль, техническую воду, щелочь и активные тела в соотношении 4:7:2:3 подают в виде пульпы в реактор агрегата вихревого слоя (ABC) и обрабатывают магнитным полем с заданной частотой и напряженностью. Далее разделяют полученные в аппарате первичный раствор и осадок. Получают вторичную пульпу, смешивая осадок, техническую воду, щелочь, активные тела, соду и известь в соотношении 4: 7:2,5:3,2:0,3:1,5. Затем подают вторичную пульпу в реактор агрегата ABC, обрабатывают магнитным полем с заданной частотой и напряженностью, получают вторичный раствор, извлекают из первичного раствора оксиды железа, а из вторичного раствора - оксид цинка. Техническим результатом является сокращение длительности процесса и селективное извлечение оксидов железа и цинка. 1 пр.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам переработки и рециклинга железосодержащих пылевидных шламов, содержащих повышенные концентрации цинка, позволяющим селективно извлекать оксиды железа и цинка из пылевидных шламов газоочисток кислородного конвертера, доменной печи и дуговой сталеплавильной печи.

Известно техническое решение - способ переработки шламов металлургического производства (Патент РФ №2531498, RU 2531498 С1), в котором железосодержащие шламовые отходы металлургических и других производств обрабатывают в виде пульпы в ультразвуковом поле, создаваемом с использованием пьезокерамического генератора мощностью не менее 800 Вт, при объемной плотности вводимой энергии в пределах от 180 Дж/см3 до 200 Дж/см3, гидростатическом давлении обрабатываемой суспензии более 1,0 атм и температуре более 25°С.

Недостатки решения - низкая производительность, отсутствие селективного извлечения оксидов железе и цинка, большое остаточное содержание железа и цинка в обработанном шламе (до 23% цинка от исходного, до 17% железа от исходного), значительная экологическая нагрузка на природу.

Известен способ утилизации цинксодержащих отходов металлургического производства на ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат» (ОАО Черметинформация. Бюллетень «Черная металлургия», №2, 2004 г., стр. 66-70), включающий в себя размещение отходов на картах складирования для накопления, вылеживания и усреднения. После проведения вышеуказанных процедур отходы подвергают известкованию и автотранспортом отправляют на аглофабрику для производства агломерата.

Недостатком этого способа является невозможность снижения влажности цинксодержащих отходов в картах накопителях до необходимого уровня, что не дает возможности быстрого использования отходов в последующей их переработке. Естественное усреднение материала требует значительного количества времени и не обеспечивает получение требуемого качества материала. Способ не обеспечивает удаление цинка как вредной примеси для доменного производства, в связи с чем богатые железом шламы получили ограниченное использование в процессе повторной переработки.

Известен способ вовлечения в рециклинг твердой фазы цинксодержащих шламов золошламонакопителей ОАО «Северсталь» (Фоменко А.И. «Золошламонакопители предприятий черной металлургии: технологические и геоэкологические аспекты их эксплуатации», Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, №7, 2005 год, стр. 61-64). Способ включает в себя накопление цинксодержащих шламов в картах золошламонакопителей. После обезвоживания шлам проходит несколько стадий обработки: термообработка, измельчение, рассев, магнитная сепарация, в результате получается железосодержащий концентрат, который может быть использован в процессе рециклинга не в полном объеме, а лишь частично, так как способ не решает главной задачи - получение кондиционного железосодержащего концентрата и удаление цинка как вредной примеси.

Известны способы пирометаллургического удаления цинка из железосодержащего оксидного сырья (Ульянов В.П., Булавин В.И. и др. Переработка некондиционных железосодержащих пылей и шламов металлургических переделов, Сталь, №12, 2002 г., стр. 69-75; RU 2016116, С1 15.07.1994; RU 94001970, А1 27.01.1996; RU 2003127870, А 10.04.2005; Фриден Р., Хансманн Р.И. др. Новый процесс металлизации железных руд и переработки отходов. Сталь, №4, 2001 г., стр. 69-72; Шнайдер В.-Д., Шваб Б. и др. Переработка цинксодержащей вторичной пыли. Черные металлы, №11, 1998 г., стр. 55-60). Пирометаллургические процессы удаления или возгона цинка проводятся либо в плавильных печах, либо в термических печах различной конструкции. Предварительно подготовленный материал загружается в печи и подвергается нагреву, при котором происходят восстановление железа и возгон цинка, который впоследствии улавливается в рукавных фильтрах и направляется на дальнейшую переработку.

К недостаткам пирометаллургического способа переработки цинксодержащих отходов следует отнести следующие: повторное образование настылей в термических печах при возгоне цинка, большие капитальные затраты на осуществление данного производства, а также чрезмерно высокие затраты на энергоносители, необходимые для проведения пирометаллургического процесса, так как процесс возгона цинка ведут при температурах 900-1450 градусов, а при жидкофазном процессе - при температуре выше температуры плавления материала, превышающей 1450 градусов. При высоких технологических температурах процесс становится экологически вредным, так как происходит выгорание и выброс в атмосферу различных вредных веществ, присутствующих в отходах. Таким образом цинксодержащие пыли и шламы при дорогостоящем пирометаллургическом способе переработки, даже если принять их начальную стоимость нулевой, в итоге, пройдя все стадии переработки, становятся чрезмерно дорогими, что экономически невыгодно.

Ряд указанных недостатков устраняется в другом известном техническом решении (способе-прототипе), которым является «Способ переработки цинксодержащих пылей и шламов металлургического и горного производства» (RU 2340403), включающий в себя складирование пылей и шламов в золошламонакопителях и их переработку, отличающийся тем, что переработку осуществляют путем дезинтеграции исходного сырья в ротационно-пульсационно-кавитационном аппарате непрерывного действия при соотношении твердого к жидкому как 1:4 и при избыточном давлении 5 атмосфер на входе в аппарат и дальнейшей подаче материала во флотомашину с выделением цинка как вредной примеси в пенный продукт и камерного продукта, направляемого на гравитационную классификацию, при которой осуществляют выделение мелкой и крупной фракций, направляемых по отдельности на мокрую магнитную сепарацию в сепараторах с постоянными магнитами с получением кондиционного железосодержащего концентрата, очищенного от цинка и отвальных хвостов.

Недостатки решения: многоступенчатость и многоагрегатность процесса; сложность и высокая стоимость; невозможность возвращения реагентов в начало процесса; значительная экологическая нагрузка на природу и его длительность (сутки и более).

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков известных технических решений - аналогов, сокращение длительности обработки до 30 минут; обеспечение селективного извлечения оксида железа и оксида цинка до конечного содержания в нерегенерируемом осадке до 0,09% железа и до 0,043% цинка, что ниже ПДК; возвращение щелочи и технической воды в начало процесса.

Решение данной технической задачи достигается тем, что в предлагаемом способе шлам или пыль, техническую воду, щелочь и активные тела в соотношении 4:7:2:3 подают в виде пульпы в реактор агрегата вихревого слоя (ABC) и обрабатывают магнитным полем с заданной частотой и напряженностью, разделяя феррит цинка на оксид железа и оксид цинка с одновременным выщелачиванием оксида железа в раствор 1, разделяют полученный раствор и осадок, после чего вторично в ABC смешивают осадок, техническую воду, щелочь, активные тела, соду, известь в соотношении 4:7:2,5:3,2:0,3:1,5, подают вторичную пульпу в реактор агрегата, обрабатывают магнитным полем с заданной частотой и напряженностью, переводя оксид цинка в раствор 2 с последующим раздельным извлечением из растворов 1 и 2 оксида железа и оксида цинка с возвращением щелочи и воды в начало процесса.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Шлам или пыль, техническую воду, щелочь и активные тела в соотношении 4:7:2:3 подают в виде пульпы в реактор агрегата вихревого слоя ABC и обрабатывают магнитным полем с заданной частотой и напряженностью, разделяя феррит цинка на оксид железа и оксид цинка с одновременным выщелачиванием оксида железа в раствор 1, разделяют полученный раствор и осадок, после чего вторично в ABC смешивают осадок, техническую воду, щелочь, активные тела, соду, известь в соотношении 4:7:2,5:3,2:0,3:1,5, подают вторичную пульпу в реактор агрегата, обрабатывают магнитным полем с заданной частотой и напряженностью, переводя оксид цинка в раствор 2 с последующим раздельным извлечением из растворов 1 и 2 оксида железа и оксида цинка с возвращением щелочи и воды в начало процесса.

Это позволяет сокращать длительность обработки до 30 минут; селективно извлекать оксид железа и оксид цинка до конечного содержания в нерегенерируемом осадке до 0,09% и 0,0 43% по массе соответственно, что ниже ПДК; возвращать щелочь и техническую воду в начало процесса.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. На лабораторной установке обрабатывали шлам газоочистки после доменной печи с исходным содержанием железа 39% и цинка 0,85%. После первой обработки в ABC в течение 60 секунд получили в осадке 0,09% железа и 13% цинка. В растворе 1 содержалось остальное железо. После второй обработки в ABC в осадке оказалось 0,043% цинка, а остальной цинк перешел в раствор 2. Аналогичную тенденцию наблюдали и при переработке шламов газоочисток после конвертера (54% железа, 2,17% цинка) и дуговой сталеплавильной печи (20% железа, 19% цинка).

Способ селективного извлечения оксида железа и оксида цинка из шламов и пылей газоочисток металлургических агрегатов, включающий дезинтеграцию исходного сырья в виде пульпы в реакторе непрерывного действия, отличающийся тем, что пульпу получают путем смешивания исходного сырья с технической водой, щелочью и активными телами в соотношении 4:7:2:3, подают пульпу в реактор агрегата вихревого слоя (ABC) и обрабатывают магнитным полем, разделяют полученные в аппарате первичный раствор и осадок, получают вторичную пульпу путем смешивания осадка с технической водой, щелочью, активными телами, содой и известью в соотношении 4:7:2,5:3,2:0,3:1,5, подают вторичную пульпу в реактор ABC, обрабатывают магнитным полем, получают вторичный раствор и извлекают из первичного раствора оксиды железа, а из вторичного раствора - оксид цинка.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии электролитического производства алюминия и защите окружающей среды от воздействия вредных примесей, содержащихся в отходах, а именно к способу переработки фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия.

Изобретение относится к способу переработки германийсодержащего сырья, в качестве которого используют уголь или лигнит. Термическую обработку сырья проводят в две стадии для извлечения дополнительно к германию иттрия и скандия.

Изобретение относится к способу переработки германийсодержащего сырья, в котором в качестве германийсодержащего сырья используют уголь или лигнит. Первоначально проводят высокоскоростную вихревую термоактивацию исходного сырья при 120-220°C продуктами сжигания генераторного газа при 600-800°C и коэффициенте избытка воздуха α=1.1-1.05 с получением твердого остатка.

Изобретение относится к получению заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава. Способ включает горячее прессование порошка в вакууме с пропусканием высокоамперного тока через пресс-форму и прессуемый порошок при температуре 1320°С в течение 3 минут.

Изобретение относится к получению вольфрамотитановых твердых сплавов. Шихта содержит порошок карбида вольфрама и карбида титана в виде продукта электроэрозионного диспергирования отходов твердого сплава марки Т15К6, который получен в керосине и дистиллированной воде и имеет средний размер частиц 19,692 мкм и 5,118 мкм соответственно.

Изобретение относится к получению алюминиевого нанопорошка из отходов электротехнической алюминиевой проволоки, содержащих не менее 99,5 % алюминия. Ведут электроэрозионное диспергирование отходов в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 95 - 105 Гц, напряжении на электродах 90 - 10 В и емкости конденсаторов 65 мкФ с последующим центрифугированием раствора для отделения крупноразмерных частиц от нанопорошка.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для производства железа, цинка, меди, никеля, кобальта и других металлов. Способ включает приготовление исходной ванны шлакового расплава путем заполнения мобильной емкости шлаками, выпускаемыми из различных металлургических агрегатов.

Группа изобретений относится к переработке использованных электронных плат. Осуществляют механическое удаление навесных деталей с использованных электронных плат, получая первый промежуточный продукт из удаленных навесных деталей и облегченных плат с деталями монтажа и микромонтажа, выделяют в первом троммеле из упомянутого первого промежуточного продукта упомянутые облегченные платы с деталями монтажа и микромонтажа, выполняют в активаторе химическое растворение припоя с упомянутых облегченных плат, получая суспензию растворенного припоя и твердую фазу из деталей монтажа и микромонтажа и пластмассовых основ плат, отделяют во втором троммеле суспензию растворенного припоя от упомянутой твердой фазы, разделяют упомянутую твердую фазу на упомянутые пластмассовые основы плат и на элементы, содержащие благородные металлы, и направляют разделенные элементы на извлечение из них соответствующих благородных металлов и передают пластмассовые основы плат на утилизацию.

Изобретение относится к получению алюминия и может быть использовано в цветной металлургии. Способ переработки отработанной углеродсодержащей футеровки алюминиевого электролизера включает измельчение футеровки, выщелачивание водным раствором каустической соды, разделение жидкой и твердой фаз пульпы, обработку раствора с выделением фтористого продукта.

Изобретение относится к алюминотермическому получению ферротитана, содержащего 28-40 мас.% титана. Шихта содержит концентрат ильменитовый, содержащий 59-65 мас.% TiO2, дробленый электропечной титаносодержащий шлак, содержащий 54-59 мас.% TiO2, дробленый шлак производства ферротитана, содержащий 17-21 мас.% TiO2, алюминий вторичный, известь с содержанием углерода не более 0,3%, окалину железную, ферросилиций 65%-ный и стальной лом.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии электролитического производства алюминия и защите окружающей среды от воздействия вредных примесей, содержащихся в отходах, а именно к способу переработки фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия.

Изобретение относится к способу вскрытия шеелитовых концентратов растворами NaOH в открытых сосудах без применения автоклавов. Способ включает предварительную механообработку исходного сырья и последующую обработку активированного материала указанным раствором.

Изобретение относится к способам отделения цинка от сырьевого материала, содержащего смесь металлов и соединений металлов. Осуществляют выщелачивание цинксодержащего сырьевого материала концентрированным неорганическим раствором для образования суспензии, содержащей нерастворенные вещества и маточный раствор с растворенными в нем веществами, отделение нерастворимых веществ от маточного раствора и осаждение оксида цинка из маточного раствора.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов, в частности, к способу извлечения сурьмы и свинца. Способ включает обработку исходного сырья щелочным раствором, содержащим глицерин и осаждение свинца раствором гидросульфида.
Изобретение относится к способу получения пентаоксида ванадия. Способ включает ректификационную очистку окситрихлорида ванадия до содержания примесей титана 0,002-0,005 мас.%.

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения меди из окисленных высококарбонатных медных руд. Способ выщелачивания высококарбонатных медных руд включает орошение руды раствором выщелачивающего агента, в качестве которого используют раствор карбоната щелочного металла концентрацией 10-100 г/дм3.

Изобретение относится к области металлургии редких металлов, в частности к способу извлечения скандия из красных шламов - отходов глиноземного производства. Способ включает многократное последовательное выщелачивание красного шлама карбонатным раствором при пропускании через пульпу газовоздушной смеси, содержащей СО2.

Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности молибдена, и может быть использовано для переработки молибденитовых концентратов. Способ включает обжиг концентрата с хлоридом натрия, улавливание в конденсаторе образующегося диоксихлорида молибдена с переработкой его на парамолибдат аммония.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов, в частности к переработке шламов электролитического рафинирования меди. Способ переработки медеэлектролитного шлама включает обезмеживание, обогащение и выщелачивание селена из обезмеженного шлама или продуктов его обогащения в щелочном растворе.

Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности молибдена, и может быть использовано для переработки молибденитовых концентратов с получением соединений молибдена.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу извлечения цветных и редких металлов из перерабатываемых производственных отходов, в частности к способу извлечения металлов из вельц-окислов.
Наверх