Шихта для вельцевания

 

Использование: пирометаллургическая переработка цинксодержащих окисленных материалов. Сущность: шихта содержит легкоплавкий цинксодержащий шлак, твердый углеродистый восстановитель и в качестве кальцийсодержащего материала хвосты от очистки сточных вод при следующем соотношении компонентов, мас.%: легкоплавкий цинксодержащий шлак 32-46; хвосты от очистки сточных вод 24-40; восстановитель остальное. 2 табл,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ы)з С 22 В 19/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4835047/02 . (22) 05.06.90 (46) 07.05,92. Бюл. ¹ 17 (71) Всесоюзный научно-исследовательский горно-металлургический институт цветных металлов и Государственный завод "Электроцинк" (72) П.А. Козлов, Н.В. Ходов, К,М, Бимбасов, А.Ф. Сапрыгин, О.К. Кузнецов, Ш.E. Ужегов и К.Г. Качмазов (53) 669.531.265(088,8) (56) Заявка Франции N 2501723, кл. С 22 В 19/34, 1982.

Авторское,свидетельство СССР

N 821521, кл, С 22 В 19/38, 1980.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при пирометаллургической переработке цинксодержащих окисленных материалов, Известные составы шихт для вельцевания цинксодержащих шлаков включают добавки извести и известняка и имеют следующий состав, %: 1. шлак 58, известь

13, твердый углеродистый восстановитель

29; 2 шлак 26, известняк 31, твердый углеродистый восстановитель 43.

Указанные составы шихт не позволяют получить клинкер, обладающий вяжущими свойствами, и использовать его как строительный материал. При этом снижается про- изводительность по цинку из-за большого количества перерабатываемого известняка (извести).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является шихта, содержащая следующие компоненты, мас.%: легкоплавкий цинксодер>кащий шлак 45-68; высокоосновная цинксодер>кащая руда 5—,,5U«1731850 A1 (54) ШИХТА ДЛЯ ВЕЛЬЦЕВАНИЯ (57) Использование: пирометаллургическая переработка цинксодержащих окисленных материалов. Сущность: шихта содержит легкоплавкий цинксодержащий шлак, твердый углеродистый восстановитель и в качестве кальцийсодержащего материала хвосты от очистки сточных вод при следующем соот- . ношении компонентов, мас.%: .легкоплавкий цинксодержащий шлак 32 — 46; хвосты от очистки сточнгых вод 24-40; восстановитель остальное. 2 табл, 25; твердый углеродистый восстановитель остальное.

Однако в результате вельцевания шихт такого состава получается клинкер, представляющий собой смесь оксидов железа, кальция, кремния, непрореагировавшего каксика.

Клинкер, имеющий такой фазовый состав, не обладает вяжущими свойствами.

Вяжущие свойства придают двухкальциевый силикат (белит) и трехкальциевый силикат (алит), которые образуются при непосредственном контакте карбоната кальция и кремнезема руды (шлака) только при 1400-1500 С, а температура, при которой протекает вельцевание (1150 — 1250 С), недостаточна для получения указанных силикатов.

Поэтому клинкер, получаемый по известному способу, не может быть использован как цементная добавка при производстве строительных работ и ввиду своей экологической вредности он требует строительства полигонов для захоронения.

1731850

Цинк Свинец Железо Кальций Оксид Фторид Оксид алюми- кальция кремния ния

Легкоплавкий шлак

11;8

2,1

19,8

12,4

1,5

0,05 22,3

Хвосты очистки сточных вод

2,7 3,2

2,9 Н/об

15,9

0,1

2,3

25,2

1,4

9,5

Цинковая пуда

0,2

14,8

11;8

5,1

Цель изобретения — снижение затрат и защита окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что известная шихта, включающая легкоплавкий цинксодержащий шлак, углеродистый восстановитель и кальцийсодержащий материал, в качестве последнего содержит хвосты от очистки сточных вод при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Легкоплавкий цинксодержащий шлак 32-46

Хвосты от очистки сточных вод 28-40

Твердый углеродистый восстановитель Остальное

Хвосты от очистки сточных вод, например цинкового производства, представляют собой отвальный продукт, который вследствие своей экологической вредности требует утилизации.

Характеристика хвостов следующая: состав, мас.%: цинк 5-20; кадмий 0,2-0,5; кальций 15 — 30.(e том числе в форме фторида

0,5-1,2, остальное в виде карбоната); железо 2 — 10; оксид алюминия 2-5; содержание фракции (-0,074 мм) 100%; запасы — около

90 тыс, т, ежегодное увеличение запасов

5 — 10 тыс. т, Наличие в шихте вельцевания хвостов от очистки сточных вод приводит к следующему.

По мере продвижения шихты по длине трубчатой печи от загрузочного конца в сторону разгрузки в зоне температур 720750 С фторид кальция и карбонат кальция, содержащиеся в хвостах, вступают во взаимодействие по реакциям

7СаСОз+СаЕ2 - 7СаСОз CaF;

7СВСОз СаЕ2 — 7СаО СаР2+7С02.

При продвижении в процессе вращения печи материала в зону температур 890950 С 7СаО CaFz реагируют с новыми порциями карбоната кальция хвостов шихты с образованием 4СаСО 7СаО.СаГ2, При 975 С указанное новообразование плавится.

Легкоплавкий шлак, содержащийся в шихте, в зависимости от состава плавится в интервале температур 1000-1100 С.

Контакт в печи расплавленного, содержащего кремнезем (более 20%), шлака с

5 расплавленной составляющей хвостов (обеспечивает протекание реакции;

4СаСОа7СаОC»Fz+4SiQzшла»а 11СаО»

xCaFz 4Si02+4CO2. В зоне температур 10501100 С полученное соединение разлагается

10 на влит (трехкальциевый силикат) и белит (Р-двухкальциевый силикат) по реакции

11СаО CaFz 4$i02 З{ЗСаО $102)+2СаОх х$! 02+СаР2.

Алит и белит — основные компоненты

15 цемента, придающие ему вяжущие свойства. Их доля в цементе 50-90%. Полученный клинкер близок по составу к цементу(сумма алита и белита 45 — 50%) и обладает вяжущими свойствами.

20 Состав предлагаемой шихты определен экспериментальным путем и обусловлен получением клинкера, обладающего вяжущими свойствами, пригодного для использования в строительных работах, например, 25 для производства шлакоблоков, закладки для горнорудных предприятий.

При использовании шихт, имеющих в своем составе менее 28% хвостов, в клинкере остается свободный оксид кальция, что

30 приводит к частичной потере его .вяжущих

СВойстВ.

При использовании шихт, содержащих более 40% хвостов, получаемый клинкер имеет более низкие вяжущие свойства, 35 склонен к саморассыпанию. Кроме того, на футеровке печи не образуется защитная обмазка; предохраняющая футеровку от разрушения.

Пример. Проводят вельцевание шихт

40 известного и предлагаемого составов на вельцпечи длиной 41 м и диаметром 2,6 м

{табл, 1).

Состав исходных компонентов шихт следующий, мас,%:

1731850

28-40

Таблица1

Состав шихт для вельцевания дан в табл. 1.

В зоне формирования клинкера температура 100 — 115 С. Проводят пирометаллургическую переработку шихт 1 — 6, в которых содержание хвостов изменяется от 25 до

42%, в том числе фторида кальция or 0,03 до

1,46%.

Клинкер, полученный в результате пирометаллургической переработки шихт, подвергается испытаниям на определение вяжущих свойств.

Клинкер размололи до крупности 0,08 мм (остаток на сите 008 не более 15%), далее для определения прочности на сжатие изготовили балочки размером 40х40х160 мм из раствора клинкера с песком состава 1;3 по массе (твердеющая смесь) и вода (40% от массы клинкера). Балочки выдерживают в форме под водой в течение 1 сут, Далее их расформовывали и хранили в воде в течение

27 сут. Через 28 сут с момента изготовления испытывали на сжатие с применением гидравлического пресса.

Влияние xBocTQB очистки сточных вод на процесс переработки легкоплавких шлаков дано в табл. 2.

Как видно из табл, 2, при работе на шихте 5 качество клинкера как вяжущего снижается (прочность падает с 242 — 307 до

235 кг/см ), и при этом несколько растет доля твердого восстановителя с 26-28 до

30% (табл. 1).

Пирометаллургическая переработка с использованием шихты 1 характеризуется снижением прочности клинкеоа как вяжущего с 242 — 307 до 184 кг/см, причем на указанной шихте больше потери цинка с клинкером.

Сравнение предлагаемогосостава шихт с известным (см, табл. 2) показывает, что при пирометаллургической переработке известной шихты получается клинкер„не обладаю50 щий вяжущими свойствами, при испытании образец клинкера не твердеет, а рассыпается. Кроме того, потери цинка с клинкером выше 0 6% против (0,3 — 0.4)%, Использование предлагаемого состава

55 шихты для вельцевания по сравнению с изBecTHblM обеспечивает следующие преимущества: получается товарный клинкер, обладающий вяжущими свойствами (прочность на сжатие образца 242 — 307 кг/cM ), 2 что позволяет его использовать как цементную добавку в строительных работах и как закладку при заполнении горных выработок, что исключает расходы на захоронение, 5 снижаются потери цинка.с клинкером с 0,6 до 0,3 — 0,4%, а извлечение в возгоны повышается с 92,5 до 96 — 97%.

Формула изобретения

Шихта для вельцевания, содержащая

10 легкоплавкий цинксодержащий шлак, твердый углеродистый восстановитель и кальцийсодер>кащий материал, о т л и ч а юца я с я reM, что, с целью снижения затрат и защиты окружающей среды, шихта в качест15 ве кальцийсодер>кащего материала содержит хвосты от очистки сточных вод при следующем соотношении компонентов, мас,% .

Легкоплавкий цинксодер20 жащий шлак 32-46

Хвосты от очистки сточных вод

Твердый углеродистый восстановитель Остальное

1731850

Таблица2

Составитель О.Столяр

Техред M.Ìoðãåíòàë

Редактор О,Головач

Корректор И.Муска

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1559 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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