Устройство для селективного получения цинка и свинца из пыли электросталеплавильного производства

Авторы патента:

Алпатова Анна Андреевна (RU)

Симонян Лаура Михайловна (RU)

Шкурко Евгений Федорович (RU)

C22B7/02 - переработка летучей пыли

Владельцы патента RU 2623509:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение относится к устройству для селективного получения цинка и свинца из пыли электросталеплавильного производства из пыли металлургического производства. Устройство содержит последовательно расположенные две реакционные камеры для испарения свинца и испарения цинка, при этом над реакционной камерой испарения свинца расположен бункер со шнековым питателем с двигателем и шлюзовым питателем, одна стенка камеры имеет наклон 51°, напротив размещен первый водоохлаждаемый плазмотрон, в верхней части камеры расположена система улавливания паров свинца, в нижней части камеры установлен секторный питатель, соединенный с реакционной камерой испарения цинка, имеющей одну стенку с наклоном 51°, расположенный напротив второй водоохлаждаемый плазмотрон, и систему улавливания паров цинка в верхней части камеры. Обеспечивается возможность селективного последовательного извлечения свинца, затем цинка при контролировании состава атмосферы в реакционных камерах. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для селективного получения цинка и свинца из пыли электросталеплавильного производства без дополнительного введения восстановителя. Извлечение цветных металлов осуществляют плазменным или дуговым источником энергии. Устройство для реализации состоит из двух камер, в каждой из которой находится плазмотрон с полым катодом, система конденсации и сбора конденсата цинка и свинца. Изобретение позволяет раздельно получить порошки цинка и свинца без дополнительного введения восстановителя.

Аналогом данного изобретения служит процесс выделения оксидов цинка и свинца из пыли, образующейся в сталеплавильном и литейном производствах, который заключается в: изготовлении брикетов из пыли и углеродосодержащего связующего, дальнейшего их упрочнения при температуре 315°С, извлечении цинка и свинца при температуре 1370°С с дальнейшим окислением металлов до оксидов и их улавливании в пылесборнике (John Е. Allen. Treatment of steel mill waste dusts containing zinc. Ferro-Carb Agglomeration Ltd. US 3850613 A. Nov. 26, 1974). Недостатком данного способа является то, что отделяемые оксиды цинка и свинца собираются совместно.

Прототипом данного изобретения служит процесс обработки свинецсодержащей колошниковой пыли, при котором пыль плавят при относительно низкой температуре и практически не происходит восстановления, а полученный шлак охлаждают до затвердевания (Svend Bergsoe. Method for treating flue dust containing lead. Paul Bergsoe & Son AJS. US4013456 A. Mar. 22 1977). Недостатком данного способа, является то, что в данном виде технологию нельзя использовать для селективного извлечения цинка и свинца.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в возможности непрерывного раздельного извлечения цинка и свинца за счет регулирования мощности плазмотрона и скорости подачи пыли. Технический результат достигается за счет использования двух реакционных камер с полыми плазмотронами, расположенных последовательно, в которых осуществляется раздельное извлечение цинка, свинца и их оксидов.

Устройство для селективного извлечения свинца и цинка из пыли электросталеплавильного производства, содержащее последовательно расположенные две реакционные камеры, отличается тем, что над реакционной камерой испарения свинца расположен бункер со шнековым питателем с двигателем и шлюзовым питателем, одна стенка камеры имеет наклон 51°, напротив размещен первый водоохлаждаемый плазмотрон, в верхней части камеры расположена система улавливания паров свинца, в нижней части камеры установлен секторный питатель, соединенный с реакционной камерой испарения цинка, имеющей одну стенку с наклоном 51°, расположенный напротив второй водоохлаждаемый плазмотрон и систему улавливания паров цинка в верхней части камеры.

Реализация поясняется чертежами, где фиг. 1 - степень извлечения цинка и свинца из электросталеплавильной пыли в зависимости от времени проведения эксперимента; фиг. 2 - устройство для селективного извлечения цинка и свинца, где 1 - бункер для подачи пыли сталеплавильного производства, которая содержит цинк и свинец; 2 - шнековый питатель пыли; 3 - двигатель с регулировкой скорости подачи пыли; 4 - шлюзовый питатель пыли; 5 - реакционная камера испарения свинца; 6 - первый плазмотрон; 7 - подача плазмообразующего газа; 8 - подача плазмообразующего газа; 9 - подача воды; 10 - вывод воды; 11 - система улавливания паров свинца и его оксидов; 12 - плазменная дуга; 13 - пыль, без извлеченного свинца; 14 - секторный питатель, регулирующий скорость вращения и обеспечивающий газовый затвор между реакционными камерами; 15 - датчики температуры и уровня очищенной от свинца пыли; 16 - реакционная камера испарения цинка; 17 - второй плазмотрон; 18 - подача плазмообразующего газа; 19 - подача плазмообразующего газа; 20 - подача воды; 21 - вывод воды; 22 - система улавливания паров цинка; 23 - жидкий расплав; 24 - датчики температуры и уровня очищенного от свинца и цинка расплава; 25 - сифон; 26 - расплав, очищенный от цинка и свинца.

Устройство осуществляется следующим образом.

Через бункер (1) подается пыль сталеплавильного производства, ее количество регулируется шнековым питателем (2) с двигателем (3) и шлюзовым питателем (4) и попадает в реакционную камеру испарения свинца. Извлечение свинца из пыли осуществляется за счет использования водоохлаждаемого плазмотрона (6), через который подается плазмообразующий газ (7, 8). Для восстановления свинца в первой печи создается слабо восстановительная атмосфера (не более 60% СО) [Марченко Н.В. Металлургия тяжелых цветных металлов. - Электронные данные. - Красноярск: ИПК СФУ, 2009], в результате испаряются свинец и его оксиды, которые попадают в систему улавливания паров свинца (11). Очищенная от свинца пыль (13) под углом (советующим углу естественного откосу электросталеплавильной пыли) - 51° [Скрябина Л.Я. Атлас промышленных пылей. Части 1-3. 1981 г.]) через секторный питатель, регулирующий скорость вращения и обеспечивающий газовый затвор между реакционными камерами, попадает в реакционную камеру испарения цинка (16). При прохождении через плазменную дугу (12) из нее извлекается цинк, который попадает в систему улавливания паров цинка (22). Очищенный от цинка и свинца расплав направляется в черную металлургию, уловленные цинк и свинец в цветную металлургию.

Пример

Подача газа в камеру осуществляется через плазмотрон системой подачи газа, которая состоит из баллона с газом, системы трубопроводов, редуктора и натекателя. Для визуального контроля процесса имеются смотровые окна, направленные на сопло и поверхность испарителя. В экспериментах, проведенных на установке (фиг. 2), использовали металлургическую пыль с содержанием цинка 12% и свинца 2%. Время проведения эксперимента меняли от 10 до 90 секунд для выявления скорости селективного извлечения свинца и цинка.

Из приведенных на фиг. 1 результатов можно сделать вывод о том, что обработка сталеплавильной пыли плазменной дугой показывает перспективную возможность селективного извлечения цинка и свинца, поскольку при малых временах выдержки степень извлечения выше, чем у цинка.

Устройство для селективного извлечения свинца и цинка из пыли электросталеплавильного производства, содержащее последовательно расположенные две реакционные камеры, отличающееся тем, что над реакционной камерой испарения свинца расположен бункер со шнековым питателем с двигателем и шлюзовым питателем, одна стенка камеры имеет наклон 51°, напротив которой размещен первый водоохлаждаемый плазмотрон, в верхней части камеры расположена система улавливания паров свинца, в нижней части камеры установлен секторный питатель, соединенный с реакционной камерой испарения цинка, имеющей одну стенку с наклоном 51°, напротив которой расположен второй водоохлаждаемый плазмотрон, и систему улавливания паров цинка в верхней части камеры.

Изобретение относится к способу извлечения рения и других ценных сопутствующих элементов из вулканических газов. Способ включает сбор вулканического газа, его охлаждение и улавливание полученных соединений.

Способ переработки отходов, содержащих тяжелые цветные металлы // 2620538

Изобретение относится к переработке пылеотходов, полученных при прокаливании отходов бронзы, содержащих тяжелые цветные металлы. Способ заключается в растворении в 20-25% растворе серной кислоты пыли, уловленной при прокаливании отходов бронзы.

Системы и способы переработки остатков выхлопов сталеплавильного конвертера и изделия, производимые с их помощью // 2605409

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при обработке шлама из системы очистки дымового газа сталеплавильного конвертера и производимым изделиям из него.

Способ утилизации пыли отходящих газов металлургического производства // 2587165

Изобретение относится к способу утилизации пыли отходящих газов металлургического производства и получения на этой основе композиций поливинилхлорида, пригодных для изготовления изделий строительного и декоративно-отделочного назначения.

Способ переработки пылевидных отходов металлургического производства // 2582423

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу переработки пылевидных отходов металлургического производства. Способ включает подачу пылевидных отходов металлургического производства с углеродным материалом на поверхность жидкого шлака в шлакоприемную чашу после заполнения ее жидким шлаком из плавильного агрегата, нагрев, восстановление оксидов металлов и извлечение восстановленных металлов.

Способ комплексной переработки шламов металлургических и горно-обогатительных предприятий // 2566706

Изобретение относится к способу переработки шламов металлургических и горно-обогатительных комбинатов. Из исходного сырья при дезинтеграции удаляют негабаритные включения, из полученного продукта готовят пульпу и обрабатывают ее высокоамплитудными ультразвуковыми колебаниями, далее проводят гравитационную сепарацию, при которой образуется два потока, содержащих цинк- и свинецсодержащие продукты.

Способ концентрирования рассеянных элементов // 2553109

Изобретение относится к области получения и концентрирования рассеянных элементов из топочных отходов. Способ концентрирования рассеянных элементов, входящих в состав твердого полезного углеродсодержащего ископаемого, включает возгонку летучих рассеянных элементов при сжигании твердого углеродсодержащего ископаемого с получением первого возгона в виде обогащенной золы-уноса.

Смесь для выплавки стали в электродуговой печи с получением сырьевого материала для цинковой промышленности // 2532538

Изобретение относится к электросталеплавильному производству, в частности к составу смеси для выплавки стали в электродуговой печи. Смесь содержит, мас.%: пыль системы газоочистки электродуговой печи 60-90 и коксовую мелочь 10-40.

Шихта для вельцевания цинксвинецоловосодержащих материалов // 2509815

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для переработки цинксвинецоловосодержащих материалов, например, промпродуктов медной промышленности - цинксодержащих пылей медного производства.

Способ извлечения галлия из летучей золы // 2507282

Изобретение относится к способу извлечения галлия из летучей золы. Способ включает измельчение летучей золы, удаление Fe путем магнитной сеперации, затем растворение ее в соляной кислоте с получением продукта солянокислого выщелачивания.

Способ переработки отходов металлургического производства // 2626371

Изобретение относится к черной и цветной металлургии. Железо- и цинксодержащую пыль, прокатную окалину, углеродистый восстановитель и шлакообразующие компоненты смешивают, окусковывают, сушат и осуществляют термообработку в печи с вращающимся подом. Цинковые возгоны улавливают, отходящие газы охлаждают. Осуществляют окисление и конденсирование оксида цинка в виде пыли и улавливание пыли, содержащей оксид цинка. Охлаждают и разделяют гранулированный чугун и шлак. Соотношение пыли и окалины устанавливают с обеспечением общего содержания железа в смеси не менее 50%. Шлакообразующие компоненты вводят в количестве, обеспечивающем основность CaO/SiO2 в пределах 0,6-1,6 и содержание серы в чугуне не более 0,09. Углеродистый восстановитель вводят в количестве, обеспечивающем содержание углерода в чугуне в пределах от 1,0 до 4,5%. Термообработку осуществляют двухстадийным нагревом: при 1200-1300°C, затем при температуре, увеличенной на 80-200°C. Изобретение обеспечивает повышение содержания окиси цинка в концентрате, выделяемой из пыли и окалины, получение чугуна с содержанием металлического железа 94% и более, снижение расхода восстановителя и топлива. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Способы обработки летучей золы // 2633579

Изобретение относится к способам обработки материалов промышленных отходов, а именно к способам обработки летучей золы. Способ включает выщелачивание летучей золы с использованием HCl с получением продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия, ионы железа и твердое вещество, и отделение указанного твердого вещества от продукта выщелачивания. Затем осуществляют реакцию продукта выщелачивания с HCl с получением жидкости, содержащей ионы железа, и осадка, содержащего ионы алюминия в форме AlCl3. Отделяют осадок от жидкости. Нагревают осадок в условиях, обеспечивающих превращение AlCl3 в Al2O3, и необязательно извлекают образующийся при этом газообразный HCl. Обеспечивается экономичный способ получения чистого оксида алюминия с одновременным получением других продуктов высокой степени чистоты и высокого качества. 3 н. и 250 з.п. ф-лы, 7 ил., 38 табл., 10 пр.

Способ выделения соединений рения и сопутствующих элементов из вулканических газов // 2644641

Изобретение может быть использовано для выделения соединений рения и сопутствующих элементов из сильно обводненных природных вулканических газов. Вулканические газы с температурой до 600°С собирают в сборнике, охлаждают в противоточном холодильнике. В качестве охлаждающего агента используют водоорганический раствор с температурой кипения выше 100°С, нагретый до температуры от выше 100°С до ниже 110°С. Сконденсированные из вулканических газов соединения рения и сопутствующие элементы улавливают в системе газоочистки. Способ позволяет предотвратить конденсацию смеси кислот, присутствующих в вулканических газах кислотообразующих газов, и, как следствие, коррозию, а также повысить комплексность использования вулканических газов за счет утилизации тепла с получением энергетического пара для производства электроэнергии. 1 з.п. ф-лы.

Способ переработки природных вулканических газов, включающий выделение рения и сопутствующих ценных элементов. // 2644717

Изобретение относится к переработке сильно обводненных природных вулканических газов, включающий выделение рения и сопутствующих ценных элементов. Способ включает сбор вулканического газа, его охлаждение и улавливание полученных соединений. Вулканические газы собирают в сборнике с подачей в него воздуха в количестве в 1,5-2,0 раза выше необходимого для полного окисления содержащегося в газах сероводорода. Затем газы охлаждают до температуры 105-110°С, после чего соединения рения и сопутствующих ценных элементов улавливают в системе тонкой газоочистки. Технический результат состоит в наиболее полном извлечении ценных металлов из вулканических газов в максимально богатые ими концентраты при использовании простого по конструкции и удобного в эксплуатации оборудования. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.