Способ рафинирования расплава черных металлов от меди

 

6ВФ4 ее т теф еф4ЕЬвВсййВ

Эв®афюфвэ МЕ А

О П И С А Н И Е щ777068

g 3Q SP ET EH H$I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.06.78 (21) 2633749/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (51) М. К .

С 21 С 1/04

Государственный комитет

:cccp (53) УДК 669.046.54 . (088.8) ло делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

Н. С. Юров, В. Ф. Волобуев, А. М. Семенов и В. Г. Юрова

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по переработке лома черных металлов (71) Заявители (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ РАСПЛАВА ЧЕРНЫХ

МЕТАЛЛОВ ОТ МЕДИ

Изобретение относится к технологии рафинирования черных металлов от меди, например, вторичных черных металлов, легированных, в частности, никелем или кобальтом, медистых чугунов; ферроникеля ит. д.

В настоящее время известны способы рафинирования расплава черных металлов от меди с использованием серусодержащих материалов и отходов производства.

В лабораторных условиях установлена возможность извлечения меди из стального лома и отходов переплавкой их под слоем углеродистого покрытия с введением в расплав Na S.9Н О, Na SO4 или Na2SO3 для перевода меди в Cu>S, уходящий в натриймедистый штейн.

Процесс вели при 1470 С, вводя серусодержащие материалы небольшими порциями. В конце обезмеживания добавляли небольшое количество FeS. При работе с Na S 9Í20 наблюдалось выделение пламени и хлопки, но при этом металл поглощал меньше серы и добавки FeS, для обеспечения достаточно полного удаления меди не требуется нейтрализации с расходом большого количества соединений щелочных и щелочноземельных металлов.

Известны способы рафинирования расплава чугуна или стали с использованием серусодержащих отходов производства, которые перед обезвоживанием нейтрализуются щелочными соединениями и соединениями из группы окислов, гидроокислов, 5 сульфатов, нитратов или их смесями, образующими нерастворимый осадок. Полученными твердыми продуктами обрабатывают расплав чугуна или стали (1, 2).

Наиболее близкий по технической сущ10 ности и достигаемому результату к изобретению способ рафинирования загрязненного примесями скрапа, включающий ввод в расплав серусодержащих отходов производства, полученных из рудничных вод, от15 работанных травильных растворов и т. д, Рафинированию могут подвергаться любые виды стального и чугунного скрапа. Содержащие сульфаты, сульфиты или сульфиды отходы обрабатываются материалами, со20 держащими щелочные или щелочноземельные соединения, предпочтительно соду.

Полученный в осадке сульфат натрия вместе с гидр оокисью железа, избытком соды и, возможно, с другими соединениями

25 добавляется к расплавленному металлу; образующийся шлак, содержащий сульфиды щелочных металлов, растворяет медь и другие примеси и скачивается (3).

Недостатком известных технических ре30 шений является большой расход щелочных..Эв| .. Ф

"; "Л « .фф+Ееьф» Ф

777068 и щелочноземельных соединений на нейтрализацию серусодержащих отходов производства. При этом образуется на одну молекулу серусодержащего материала одна молекула бесполезной гидроокиси или карбоната железа, на обезвоживание, диссоциацию и расплавление которых расходуется дополнительная энергия. Кроме того, присутствие в шлаке балластных соединений приводит к дополнительным затратам на наводку и скачивание шлака, к усложнению процесса извлечения меди из черных металлов и шлака. Использование серусодержащих материалов и отходов производства по этому патенту с предварительной обработкой их щелочными и щелочноземельными соединениями основано на том, что в результате нейтрализации из серусодержащих отходов производств, которые при температуре расплавленных черных металлов подвержены термической диссоциации, образуются более стойкие серусодержащие соединения щелочных и щелочноземельных металлов и гидроокиси и карбонаты, например: Fe$04 полностью диссоциирует при температуре 671 С;

Feq (SO4) з — при 721 С, à Na>$04 кипит только с незначительной диссоциацией при температуре 1430 С и Са$04 плавится только с незначительной диссоциацией при температуре 1450 С.

Цель изобретения — упрощение, удешев. ление и повышение производительности процесса рафинирования черных металлов от меди.

Поставленная цель достигается за счет того, что серусодержащие материалы и отходы производства, например сульфаты металлов группы железа, смеси сульфатов металлов группы железа с сульфатами щелочных металлов и т. д. в виде отходов травильного производства, гальванических цехов и гидрометаллургии, обезвоживаются без предварительной нейтрализации, а после обезвоживания вводятся в расплавленные черные металлы в потоке газа-носителя и восстановителя; в качестве восстановителя используются углеродсодержащие материалы, а в качестве газа-носителя кислород или воздух при соотношении углерод: кислород, равном 5: 2; для восстановления серусодержащих материалов и отходов производства используются высокосернистые углеродсодержащие материалы.

Подача указанных материалов в потоке газа — носителя и восстановителя позволяет устранить трудоемкую операцию нейтрализации серусодержащих материалов и отходов производства, ликвидировать большой расход щелочных материалов, уменьшить массу материалов, которые направляются на обезвоживание, снизить массу шлакообразующих, направляемых на рафинирование, уменьшить расход энергии на

25 ,0

65 обезвоживание, диссоциацию и расплавление серусодержащих материалов и отходов производства, что приводит к упрощению, удешевлению и повышению производительности процесса рафинирования черных металлов от меди. В объеме расплавленных черных металлов малоустойчивые серусодержащие материалы и отходы производства, диссоциирующие при низких температурах, например Fe$04 671 C; Fe ($04) 3

721 С; Ni$04 840 С, переводятся в устойчивые в восстановительной атмосфере при температурах расплавленных черных металлов сульфиды, например

FeSO4+ В = FeS+480

NiS 04+ B = NiS + 4B0ç где  — восстановитель.

Использование углеродсодержащего материала и кислорода или воздуха в указанном соотношении позволяет повысить производительность процесса рафинирования расплавленных черных металолв от меди за счет перемешивания расплава образующимися при рафинировании пузырьками угарного газа и за счет поддержания температуры расплавленного металла в оптимальном режиме.

Применение высокосернистых восстановителейй удешевит процесе рафинирования черных металлов от меди.

Способ осуществляется следующим образом.

Обезвоженные без предварительной нейтрализации серусодержащие материалы и отходы производства, например сульфаты металлов группы железа, смеси сульфатов металлов группы железа с сульфатами щелочных металлов, вводятся в расплавленные черные металлы в потоке газа-носителя и восстановителя;

Полученные расплавы сульфидов и черных металлов выдерживаются в контакте

3 — 5 мин, а затем разделяются известными способами.

Примеры осущес гвления способа.

Пример 1. 30 кг вторичных черных металлов, имеющих следующий химический состав, /о. Си 0,46; Ni 7,8; С 2,94, расплавлялись в индукционной печи в течение 1 ч.

После расплавления вторичные черные металлы имели температуру 1400 С и продувались в течение 30 с обезвоженной смесью сульфатов железа и натрия, полученной из серусодержащих отходов производства, и коксовой мелочи в потоке кислорода. Частицы смеси имели диаметр(1. мм.

После обработки полученные расплавы сульфидов и вторичных черных металлов выдержали 3 миг, а затем расплав сульфидов удалили из -.ечи. Химический состав рафинированного расплава вторичных черных металлов следующий, . Cu 0,34;

С 1,88. Степень обезмеживания 26,1 Расход сульфата железа 5,5 о/о, сульфата натрия 1 /о, коксовой мелочи 1,5/О, кислорода

777068

Составитель Л. Панникова

Техред И. Пенчко Корректор С. Серобаба

Редактор Л. Ушакова

Заказ 2708/7 Изд. № 584 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Сапунова, и

Типография, пр.

0,6о/о от массы вторичных черных металлов.

Пример 2. 30 кг вторичных черных металлов, имеющих следующий химический состав, /,: Cu 1,33 /о, Ni 13,6; С 1,06, расплавлялись в течение 1 ч в индукционной печи. После расплавления вторичные черные металлы имели температуру 1400 С и продувались обезвоженным при 350 С сульфатом железа, полученным из серусодержащих отходов производства, и обезвоженным угольным шламом, которые имели

8(1 мм; в потоке кислорода. После обработки полученные расплавы сульфидов и вторичных металлов выдержали в контакте

5 мин, а затем расплав сульфидов удалили из печи. Химический состав вторичных черных металлов следующий, /о .. Cu 0,87;

С 1,10. Степень обезмеживания 34,6 /о, расход сульфата железа 8о/о, расход обезвоженного угольного шлама 2,5 /о, кислорода

0,9 /о от массы вторичных черных металлов.

Как видно из приведенных примеров, для рафинирования вторичных черных металлов от меди можно использовать обезвоженные серусодержащие материалы и отходы производства, например сульфаты металлов группы железа, смесь сульфатов металлов группы железа с сульфатами щелочных металлов в виде обезвоженных отходов травильного производства, гальванических цехов и гидрометаллургии, полученные более простым способом, т. е. без предварительной нейтрализации этих отходов щелочными добавками, с использованием только операций обезвоживания и восстановления обезвоженных серусодер>кащих материалов и отходов производства до сульфидов в расплавленных черных металлах в потоке газо-носителя и восстановителя.

Это приводит к ликвидации расхода щелочных добавок, особенно дефицитной соды, к уменьшению объема и массы шлакообразующих, упрощению подачи шлакообразующих на рафинирование, к уменьшению расхода энергии на обезвоживание, диссоциацию и расплавление шлакообразующих. Кроме того, уменьшение массы шлакообразующих приводит к упрощению процесса скачивания шлака из печи. При

50 этом степень обезмежива ни я достигает

34,5 /о за одну операцию обработки расплава вторичных черных металлов в течение

3 — 5,5 мин, при расходе серусодержащих отходов 8%, обезвоженного угольного шлама 2,5 /о и газа-носителя 0,9 /о от их массы.

Использование способа позволит значительно упростить, удешевить и повысить производительность процесса рафинирования черных металлов от меди, расширить сырьевую базу получения дешевых шлакообразующих, решит проблему рациональной утилизации серусодержащих отходов производства. При этом экономический эффект только по заводам МЧМ СССР составит 1,2 млн. руб.

Формула изобретения

1. Способ рафинирования расплава черных металлов от меди, включающий ввод в расплав обезноженных серусодержащих материалов и отходов производства, например сульфатов металлов группы железа, смесей сульфатов металлов, группы железа с сульфатами щелочных металлов в виде обезвоженных отходов травильного производства, гальванических цехов и гидрометаллургии, отличающийся тем, что, с целью удешевления, упрощения и повышения производительности процесса рафинирования черных металлов от меди, серусодержащие материалы и отходы производства вводят в расплав черных металлов в потоке газа — носителя и восстановителя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют углеродсодержащие материалы, а в качестве газа-носителя — кислород или воздух при соотношении углерод: кислород, равном 5: 2.

3. Способ по п. 3, отличающийся тем, что для восстановления используют высокосернистые углеродсодержащие материалы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Японии № 47 — 39447, кл. 10 J

54, опублик. 1972.

2. Патент Англии № 1192510, кл. С 7 D, опублик. 1970.

3. Патент США № 3424574, кл. 76 — 53, опублик. 1969,