Способ пирометаллургической переработки цинковых кеков

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i>876761(6f ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) 3вявлено 15.02,80 (21) 2882344/22-02 (513M. Кл.

С 22 В 19/38 с присоединением заявки й9

Государственный квинтет

СССР но аелаи нзобретеннй н открытнй (23) ПриоритетОпубликовано 30.10.81. Бюллетень N940

Ю) Уд< 669.531.5 (088. 8) Дата опубликования описания 301081

1 ч

А.В. Колесников, A.Ï. Сычев, Н.Н.. Ушаков

A.Ñ. Куленов, A.Ô. Сапрыгин, П.A. Козлов1

М.И. Батюков и Ю;Н. Зинде

Всесоюзный ордена Трудового Красного Зн ени научнОисследовательский горно-металлургически институт.. цветных металлов и. Усть-Каменогорский свинцево. — . „„, инковый комбинат им В И Ленин

" » (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ПИРОИЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

ЦИНКОВЫХ КЕКОВ

Изобретение относится к цветной, металлургии и может быть использовано при переработке цинковых кеков вельцеванием.

Наиболее близким к предлагаемому является способ пирометаллургической. переработки цинковых кеков, включающий смешение, окатывание и сушку цинковых кеков вместе с твердым углеродистым восстановителем и вельцевание

3О окатанного материала (1) ..

Недостатки извеотного способа заключаются в низкой степени использования вельц-печи и в высоком расходе топлива, с отходящими газами, боль- . шой расход мазута на сушку цинкового кека.

Цель изобретения - повышение степени использования зельц-печи и снижение расхода топлива. 2О

Поставленная цель достигается тем, что в способе пирометаллургической переработки цинковых кеков, включающем операции смешения, окатывания и— сушки цинкового кека совместно с

25 твердым углеродистым восстановителем и вельцевания окатанного материала, на стадию смешения и окатывания подают тугоплавкий кальций- магнийсодержащий материал в количестве, 30 обеспечивающем добавку кальция и магния к весу кека 2,5-3,5%, твердый углеродистый восстановитель фракции минус 3 мм, оборотные пыли вельцевания и сушки, а на стадию вельцевания подают окатыши размером От 3 до 25 мм и твердый углеродистый восстановитель фракции плюс 3 мм.

Кроме того, в качестве тугоплавкого кальций-магнийсодержащего материала используцФ хвосты от обогащения окисленных цинковых руд.

Еа чертеже изображена схема основных узлов процесса пирометаллургической переработки цинковых кеков.

Схема включает дисковый фильтр 1, четыре. бункера, соответственно 2для пастообразного цинкового кека, 3 — для тугоплавкого кальций-магнийсодержащего материала, 4 — для твердого углеродистого восстановителя фракции минус 3 мм, бункер 5 для пылей сушки и вельцевания фракции минус

3 мм, лопастной смеситель 6, чашевый гранулятор 7, печь 8 для сушки окатышей, грохот 9,вельц-печь 10.

Цинковый кек влажностью 20-30В поступает с дискового фильтра 1 в бункер 2. Затем цинковый кек вместе с кальций-магнийсодержащим материа876761 лом, твердым углеродистым восстановителем фракции минус 3 мм, пылями и вельцевания фракции минус 3 мм, подаваемыми из бункеров 3-5 соответственно поступают в лопастной смеситель 61 Перемешанный материал влажностью 15-18% поступает на чашевый ,гранулятор 7, полученные окатыши фракции минус 25 мм подают в печь типа фильтрующего слоя 8 на сушку отходящими газами вельц-печи (или подогре- . тым до 200-250 С воздУхом) . Подсуо 10 шенные окатыши с влажностью 8-12% разделяют на фракции плюс 3 и минус

3 мм на грохота 9. Окатыши от 3 до

25 мм поступают в вельц-печь 10 вместе с твердым углеродистым восстано- 15 вителем фракции плюс 3 мм (оставшаяся часть твердого топлива от разделения на грохоте с размером сита

3 мм).

Подача тугоплавкого кальций-магний-Щ содержащего материала совместно с твердым углеродистым восстановителем фракции минус 3 мм на стадию смешения и окатывания цинкового кека позволяет повысить температуру плавления вельцуемого материала, уменьшить образование шлакоштейновых расплавов за счет более высокого сродства к сере кальция и магния, чем железа и меди, входящих в состав кеков, и тем самым увеличить срок службы огнеупоров. К тому же кальций-магнийсодержащий материал будет повышать реакционную способность углерода и способствовать тем самым отгонке цинка из материала.

При подаче на стадию смешения и окатывания цинкового кека какого-то одного из тугоплавких материалов: кальций-магнийсодержащего или твердого углеродистого восстановителя не будут достигнуты вышеуказанные эф- . 4Q фекты, так как в первом случае (с добавкой кальций-магнийсодержащего материала в отсутствии тесного контакта с мелкими фракциями твердого углеродистого восстановителя) происходит интенсивное ферритообразование на стадии сушки и восстановления цинкового кека в вельц-печи и лишь затем в зоне образования клинкера протекание реакции обмена между сульфидами и ферритами кальция и магния характеризующей медленной скоростью.

Отсутствие пылевидных классов цинкового кека (минус 3 мм) на стадии вельцевания уменьшает механический вынфс и тем самым позволяет снизить расход топлива, идущего в известном способе на повторную переработку цинкового кека, входящего в состав оборотных пылей. Небольшое отличие в размерах окатышей от 3 до 25 мм при gp этом обеспечивает более равномерный прогрев перерабатываемой шихты и исключает расплавление и налипание .на футеровке пылевидных фракций, что позволяет уменьшить вероятность на- у стылеобразования в печи и тем самым повысить степень использования печи .

Использование при пирометаллургической переработке цинковых кеков твердого углеродистого восстановителя фракции минус 3 мм в качестве восстановителя цинковых кеков и в качестве компонента совместно с кальциймагнийсодержащим тугоплавким материалом, снижающего вероятность образования шлакоштейновых расплавов, а фракции плюс 3 мм в качестве горючего топлива связано еще и с физико-химическими закономерностя ж. Так,скорость отгонки цинка из окатышей цинковых кеков, приготовленных по предлагаемому способу, возрастает с уменьшением размера частиц восстановителя, а скорость горения твердого углеродистого,восстановителя в условиях вельцевания практически не зависит от размера частиц.

Нижняя граница крупности твердого углеродистого восстановителя и цинкового кека (плюс 3 мм), загружаемых в зельц-печь, рассчитана, исходя из физических свойств материала и скорости газового потока в печи.

Верхняя граница крупности для окатышей, равная 25 мм, обусловлена тем, что дальнейшее увеличение размера окатышей приводит к понижению отго-. ночной способности цинкового кека.

Количество тугоплавкого кальциймагнийаодержащего материала, добавляемого к цинковому кеку, составляет

2,5-3,5 вес. В к весу кека в расчете по весу кальция и магния. Такое количество добавки кальция и магния вместе с коксовой мелочью фракции минус 3 мм позволяет максимально повысить тугоплавкость цинкового кека, ликвидировать образование штейновых расплавов, увеличить его отгоночную способность.

Интервал добавки кальция и магния

2,5-3,53 обусловлен изменением содержания сульфидной серы в вельцуемом материале. Дальнейшее повышение количества добавки (выше 3,5%) понижает часовую производительность переработки цинксодержащего материала, которая не компенсируется повышением степени использования печи. Добавка кальция и магния менее 2,5% не позволяет полностью ликвидировать шлакоштейновый расплав.

В качестве тугоплавкого кальциймагнийсодержащего материала могут быть использованы хвосты от обогащения окисленных руд состава, вес.Ъ:

Zn 1-4, Fe 1-3, S10< 1-5, Са 30-35, Ng 10-15, которые добавляются в количестве 5-15% к весу кека, а также другие материалы, такие как доломит.

Количество оборотных пылей сушки и вельцевания составляет для существенного процесса вельцевания 15-30%

876761 и для предлагаемого способа - 1030% к весу кека.

Общий расход твердого углеродистого восстановителя в процессе пирометаллургической переработки цинковых кеков предлагаемому способу составляет 40% к весу кека, в сравнении ,.с 45% к весу кека по известному, что связано с вышеуказанными причинами: уменьшение потери углерода с вельцвоэгонами, снижение доли переработки g в вельц-печи оборотных пылей, повышение реакционной способности твердого углеродистого восстановителя, закатанного в окатыши. Количество твердого углеродистого восстановителя фракции минус 3 мм и плюс 3 мм при этом составляет 10-30% к весу кека каждого.

Пример 1. Влияние добавки тугоплавкого материала.

К цинковому кеку добавляют в качестве тугоплавкого материала хвосты от обогащения окисленных цинковых руд в количестве, обеспечивающем добавку кальция и магния к весу кека 2; yg

2,5; 3,5 и 4% коксовую мелочь фракции минус 3 мм в количестве 20% к весу кека и оборотные пыли сушки и вельцевания фракции минус 3 мм. При

Таблица1:

Добавка хвостов в расчете на кальций-магний к весу кека,-Ъ

Степень использования

Механический вынос из печи,4 к весу кека

Состав клинкера, Ъ

Состав возгонов, В

Способ

Zn

67,9 1,2

68,4 1,2

68,4 1,2

68,0 1,3

67,2 1,4

1,05

Предлагаемый (40% коксика к весу кека) 2,5

0,85

0,89 0,77

2,5

2,5

2,5

89

0,72

О, 81

2,6

0,85 0 70 0,98 0,69

3,5

2,7

Известный (40% коксика к весу кека

7,7

63,8 . 4,9

1 32 1,1

Известный (45% коксика к весу кека) 1,16 0,98 65,1 4,0

6,9

87 вале добавок кальция и магния от 2,53,5% достигнуты показатели выше, чем для добавок 2 и 4%.

Как следует иэ табл. 1, при пнроЙеталлургической переработке цинковых кеков по предлагаемому способу по сравнению с известным снижается содержание цинка в клинкере с 1,16% g() (при 45% коксика к весу кека) до

0,85-0,89%, уменьшается механический пйлевынос с 6,9 до 2,5-2,6%, улучшается состав вельцокиси по содержанию цинка с 65,1% до 68,0-68,4%. В интер- gg добавке кальция и магния 2,5% содержание сульфидной серы в кеке 23, при

ЗЪ вЂ” 2,5%, а при 3,5Ъ вЂ” 34.

Смесь окатывают на чашевом грануляторе. Подсушенные до содержания влаги 12" 15% окатыши с добавкой углеродистого восстановителя крупностью плюс 3 мм в количестве. 20% к весу кека загружают в лабораторную вельцпечь и обрабатывают при 1200 С. Общий расход твердого углеродистого восстановителя составляет 40% к весу кека. Расход мазута на сушку и вельцевание окатышей составляет

16,3 кг/т цинкового кека.

Для сравнении проведены опыты беэ добавки кальций-магнийсодержащего материала, но с добавкой к цинковым кекам на стадию смешения и окатывания коксовой мелочи не разделенной на фракции плюс и минус 3 мм в количест,ве 40 и 45% к весу кека, а также оборотные пыли сушки и вельцевания.

Затем материал сушат в сушильном барабане и загружают в печь, где обрабатывают в аналогичных с предлагаемым способом условиях. Расход мазута на сушку и вельцевание составляет в известном способе 48,9 кг/т кека.

Результаты опытов прйведены в табл. 1.

В известном способе при увеличении расхода коксика с 40 до 45% улучшаются показатели вельцевания цинковых кеков.

Пример 2. Влияние крупности коксовой мелочи.

876761

Цинковый кек вышеуказанного.состава с оптимальной добавкой Магния и кальция (43Ъ к весу кека) подвергают окатыванию, а затем вельцеванию при 1200 С с добавкой коксовой мелочи на стадию окатывания крупностью

Т а б л и ц а 2

3,8

4,8

0,80

65,5 минус 1 мм

", минус 3 мм плюс 1 мм плюс 3 мм

0,81

1,2

2,5

68,4

1,05 минус 5 .мм плюс 5 мм

66,1

2,5

li0

Из данных табл. 2 следует, что наилучшие показатели получены при использовании коксовой мелочи минус

3 мм (на стадии смешения) и плюс

3 мм (на стадии вельцевания). При этом достигнуто наивысшее. содержание цинка в возгонах (68,4Ъ), меньший механический пылевынос (2,5Ъ) и низкое содержание цинка в клинкере (0,81Ъ) .

Пример 3. Влияние крупности .окатышей на процесс вельцевания.

Be ьцеванию подвергаются окатыши, крупностью от 1 мм до 30 мм, состоящие из цинкового кека, тугоплавкого ! материала (ЗЪ магния и кальция к весу кека), коксовой мелочи фракции минус 3 мм и оборотных пылей сушки и вельцевания фракции минус 3 мм при температуре 1200 С.

Общий расход коксика на вельцевание составляет 40Ъ к весу кека. В окатыши размером 1 и 2 мм закатываЗ(),ют коксовую мелочь фракции минус

1 мм, а в остальные окатыши - фракции минус 3 мм, количество коксика, закатанного в окатыши, составляет

20Ъ к весу кека.

ЗЗ Результаты приведены в табл. 3.

Таблица 3

Механичес- кий вынос из печи,Ъ . к весу кека

Состав клинкера, Ъ Состав возгонов, Ъ

Zn- РЬ

Zn С

3,8

5,9

65,8

О, /8

0,70

3,9

67,2

2,1

0 69

0,77

67,9

0,70

0,77

2,6

1,3

0,72

2,5

l,2

68,4

0,81

2,4

68,9

0,85

0,74

2,2

68,5

0,87

0,79

67 1

2,4

1,40

0,98

Из данных табл. 3 следует, что при вельцевании окатышей крупностью от 3 до 25 мм получены оптимальные результаты по составу возгонов (67,9-. @)

68,9), по механическому выносу (2,42,6Ъ) и по содержанию цинка в клин» кере (0,77-0,85Ъ) .

Таким образом, опытные данные по-, казали, что в предлагаемом способе до-д

Размеры окатышей, содержащих углерод и кальциймагнийсодержащий материал, мм от минус l мм до минус 5 мм и на стадию вельцевания крупностью от плюс

1 мм до плюс 5 мм.

Общий расход коксика составляет

40Ъ к весу кека.

Данные приведены в табл. 2. бавка кальция и магния к цинковому кеку должна составлять 2,5-3,5Ъ к весу кека) на стадию смешения и окатывания необходимо подавать твердый углеродистый восстановитель фракции минус 3 мм, а на.стадию вельцевания раздельно с кекоугольными окатышами размером от 3 до 25 мм твердое топливо фракции плюс 3 мм.

876761

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известным способом пирометаллургической переработки цинковых кеков повышение степени использования вельц-печи на 2%у снижение содержания цинка в клинкере на 0,35%, а также. снижение расхода твердого углеродистого восстановителя на 50 кг/т кеков и расход мазута на сушку кека в 3-4 раза.

Формула изобретения

1. Способ пирометаллургической переработки цинковых кеков, включающнй смешение, окатывание и сушку цинковых з кеков вместе с твердым углеродистым восстановителем и вельцевание окатанного материала, о т л и ч а ю щ и й-. с я тем, что, с целью повышения сте« пени использования вельц-печи и сни- 20 жения расхода топлива, на стадию смешения и окатывания подают тугоплавI кий кальций-магнийсодержащий матерИ= ал в количестве, обеспечивающем добавку кальция и магния 2,5-3,53 к весу кека, твердый углеродистый восстановитель фракции минус 3 мм и оборотные пыли вельцевания и сушки,,а на стадию вельцевания подают окатыши размером от 3 до 25 мм и твер.дый углеродистый восстановитель фракции плюс 3 мм.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что,в качестве туго плавкого кальций-магнийсодержащего материала используют хвосты от обогащения окисленных цинковых руд.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пахомова Г.Н. Усовершенствование технологии в цинковой промааленнОсти Советского Союза. Бюллетень Цветная металлургия . Инструкция Цветметинформация,. 1962, Р 14, с. 78.

876761

ФияьтРат

Составитель A. Кальницкий

Техред A.A÷ Корректор М. Шароши

Редактор М. Ткач

Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9520/35

Филиал ППП Патент, r,. Ужгород, ул. Проектная, 4