Способ обезмеживания оловосодержащих шлаков конвертирования черной меди

 

Использование: металлургия вторичных тяжелых цветных металлов, а более конкретно: обезмеживание оловосодержащих шлаков, получаемых при конвертировании черной меди. Сущность: обезмеживание оловосодержащих шлаков конвертирования черновой меди ведут обработкой шлака медно-кальциевым сплавом, содержащим 20-63 мас.%, кальция, который вводят в шлак в количестве, соответствукйцём расходу кальция 0,05-0,10 кг на 1 кг шлака. 4 табл.

СО!03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (sI)s С 22 В 7/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕ-ПНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР ) б, ак, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТО Р С КО МУ С В ИДЕТЕЛ Ь СТВУ. (21) 4915354/02 (22) 28.02.91 (46) 23,12.92. Бюл; N 47 (71) Институт металлургии Уральского отделения AH СССР и Кировоградский медеплавильный комбинат им. С.M,Kèðoíà (72) В,М.Чумарев, .С,H.Øèí, С.А,Лямкин, С,A.Êðàcèêoâ, H,Н.Маэаник, О.Б,Ранский, А.В.Мельников и В.С;Смирнов

{56) Авторское свидетельство СССР

N. 1038373, кл. С 22 В 7/04, 1981.

BlollllGT8Hb "Цветная металлургия", 1983, ¹ 8, с.29-31.

Изобретение относится к области металлургии вторичных тяжелых цветных металлов и может быть использование для обезмеживания оловосодержащих шлаков, йолубчаемых при:конвертйровании черной меди.

Известен способ переработки оловосодержащих конвертерных шлаков совместно с вторичйыми материалами (богатые оловосодержащие отходы, оборотный шлак и др.), включающий восстановительную шахтнкую плавку и конвертирование черной бронзы.

Он предусматривает получение черновой бронзы и характеризуется недостаточно высоким извлечением цветных металлов и това рную продукцию (Си — 95 j„, S n — 60 — 65 j,:

Pb — 607ь). Другим недостатком способа является то. что он не обеспечивает полученйе богатых конечных шлаков (1,0-1,5 j

Си; 6-14 $ Zn; 0,25-0,457; Sn)» связанная с этим необходимость дополнительной их доработки., Ы,, 1782993 А1 (54) СПОСОБ ОБЕЗМЕЖИВАНЙЙ ОЛОВОСОДЕ РЖАЩИХ ШЛАКОВ КОН В E PTNPOВАНИЯ ЧЕР (ОЙ МЕДИ (57) Использование: металлургия вторичных тяжелых цветных метаклслов, а более конкретно: обеэмеживание оловосодержащих шлаков, получаемых при конвертировании черной меди, Сущность: обезмеживание оловосодержтащих шлаков койвертирования черновой меди ведут обработкой шлака медно-кальциевым сплавом, содержащим .20- 63 мас., кальция, который вводят в шлак в количестве, соответствуййцсемипрМходу кальция 0,05-0;10 кг на 1 кг шлака. 4табл.

Известен способ электротермической переработки оловосодержащих конвертерных шлаков (в присутствии коксика), в-том читсле совместно с коллектором (латуиныв отходы, сбдержащие 73,0g, Си, 20;67 o Zn,.

1,37 . Sn). Он в сравнении с плавкой оловосодержащих конвертерных шлаков в шахтной печи обеспечивает получение конечных QQ отвталсьйых шлаков (0,3-0,4% Св, 0.03 0,150

Sn, 1,8-2,0 $ Zn) и позволяет заметно повы- О сить извлечение цветных металлов (олова и меди в черную бронзу — йа 15 — 20 и 5,0-5,5 соответственна, цикка в возгоны и черную бронзу — на 20-25 оь). Однако этот способ также, как и описанный выше способ аосстановительной шахтной плавки, предуСматривает получение в конечном итоге черновой бронзы, которая, как известно, не .пользуется широким спросом в народном хозяйстве.

Известен способ переработки оловосодержащих шлаков койвертирования черной меди, обеспечивающий их обезмеживанйе с

1782993 извлечением меди в черновой металл и пол- сплава — отстой-слив обезмеженного олово. учением вторичного шлака, пригодного по содержащего шлака и черновой меди. Отлисодержанию олова, цинка и меди для дора- чается он от конвертерного лишь тем, что ботки фьюминг-процессом, Этот способ по начальная стадия процесса может реализотехнической сущности и достигаемому ре- 5 ваться в условиях отсутствия контакта шлазультату наиболее близок к заявляемому кового расплава с жидкой медью, а также объекту.. возможностью переработки не только жидСущность способа-прототипа заключа- ких шлаков текущего образования, но и ется в том, что шлак обрабатывают в элект- твердых шлаков прошлых лет складироваропечи твердым восстановителем-коксиком 10 ния. ифлюсующимидобавками — кремнеземом и Новыми в предложенном техническом йзвестняком. Отличительной особенностью решении являются использование в качестего явлгядетгся регламентированиге расхода be восстановителя сплава медь-кальций, его восстановителя в пределах 1,0-2,8% от мас- состав и расходы. сы шлака и получение более кислого вторич- 15 Выражением положительного эффекта ного шлака (FeO; $!02=0;75 — 0,95) засчет является интенсификация (в.сравнении с повышенного расхода кварцевого. флюса прототипамнеменеечемв10раз)процесса (35-42% от массы шлака). В целом способ обезмеживания оловосодержащих шлаков характерйзуется селективностыо извлече- конвертирования черной меди за. счет исния металлов. Он позволяетйеревести ало- 20 пользования в качестве воСстановйтеля во (на 82,0-93.8%), цинк (на 83,0-96,0%), медно-кальциевого сплава, обладающего в свинец (на 95,0%) во вторичный шлак, а сравнении с углеродсодер>кащими и другимедь (на 70-76%) и благородные металлы ми известными восстановителями высокой (на 96%) — в черновой металл. восстаноовительной способностью.

Основными недостатктамй способа-про- 25 Обезмеживание шлаков производства тотипа является йизкая интенсивнЬсть про-: цветных металлов, в том числе оловосодерцесса (продолжительность обегзмеживания жащих шлаков конвгертйрования черной. ме-, 5-6 часов), обусловленная использованием ди, путем ввгедения в шлак в качестве восстановителя- кокса или угля, медно-кальциевого сплава не обнаружено в обладающих невысокой восстановительной 30 патентной и технической литературе. Поэтоспособностью,:: . му этот признак может быть отнесен к кате-

Цель изобретения — интенсификация гории существенных. Он обеспечивает .процесса обезмеживания шлака..: получение йе доститйутогог в известных реПоставленная цель достйгается тем, что шениях (в том чйсле и по прототипу) полов известном способе, включающем обработ- 35 жительного эффекта — ускорение процесса куоловосодержащих шлаков канвертирова- в 10 15 раз, ния черной меди восстановителями, в Ограничение количества вводимого в качестве восстановителя используют мед-. шлак медно-кальциевогот сплава (20-63% нокальциевый сплав, содержащий 20-63% Са), отдвгечающего расходу кальция — 0,05кальция, и вводят его в шлак в количестве, 40 0,10 кг на 1 кг шлака, связано с необходимосоответствующем расходу кальция — 0,05- стью максимального извлечения меди

0,10 кг на 1;О кг шлака. При этом процесс (благородных металлов) йз шлака в черноосуществляют как в условиях контакта шла- - вой металл и йоглучания конечного (вторичка с жидкой медью, так и без него. ного) шлака с концентрацией олова, цинка и

Предлагаемый способ обезме>кивания 45 свинца, досгаточной для эффективной era шлака может быть осуществлен в конверте- . доработки фгьюминговайием. При реализаре либо в электропечи. В первом случае et.o ции процесса с расходом мерзее 0,05 кг кальреализуют следующим образом. После 3а- ция на lQ кг шлака не достигается вершения процессов конвертирования чер- нгеообходи Мя степень обезмеживания шланой меди и образования шлакового 50 ка и не обеспечгивается поИучение конечновводят в шлак(путем загрузки твердого или содержанию меди даля доработки фьюмингслива >кйдкого).указанное выше количество процессом. Осгуоществглеййе же:процесса с медно-кальциевого сплава, затем расгплаву — распдом, соответствд угащим расходу кальдают отстояться в течение 5-20 мин, и про- 55 ция более К10 кг на .1.,0 кг Шлака приводит йзводят слив обезмеж оловосодержащего шлака и черновой:медри. вйе, пергедводу.заметндых количеств олова, Электропечной вариант сбездмеджива- свинца; никелкя и желез ггоа скезге: загрузка меднот-дкааьцисеаото соааг аасодерзгащегоот26ga66$калацке, 1782993 диктуется необходимостью обеспечения с, одной стороны — максимальной степени усвоения кальция шлаковым расплавом и с другой — форсированием режима процесса . и уменьшения общей массы сплава, необходймого для обеднения шлака. В условиях 5 восстановительной обработки шлака сплавом, содержащим менее 20% кальция, мо. жет быть достигнута высокая степень усвоения кальция. Однако прйменение та. кового сплава связано с необходимостью 10 введения в шлак больших его количеств.

Кроме этого, при производстве сплава с низким содержанием кальция (менее 20%) требуется большое количество меди и повышается его себестоимость, При испол ьзова- 15 нии же меднокальциевого сплава с содержанием более 63% кальция, процессы обезмеживания (восстановления) шлака могут быть реализованы весьма интенсивно.

Однако основное развитие восстановления 20 . шлака получает в поверхностном слое расплава (из-Sa низкой плотности сплава по отношению к восстанавливаемому шлаку).

Другими словами, в этих условиях не удается избежать потерь заметного количества 25 кальция за счет его окисления кислородом воздуха..

Предлагаемое техническое решение проверено и испытано на оловосодержащих шлаках конвертирования ч рной меди Ки- 30 ровогрвдского. медеплавильного комбината и медно-кальциевом сплаве, содержащем от 20,0 до 63,0% Ca..

Л р и м е р 1 (осуществление способа по прототипу). Оловосодержащий конвертер- 35 ный шлак (навеска 0,5-1,0 кг) состава, %:

32,0 меди, 6,3 олова, 5,9 свинца, 10,5 цинка, 20,9 железа, 2,1 оксида кальция, 4,3 диоксида кремния восстанавливали при. 1250 С коксиком. Кокс, кремнезем и оксид кальция 40 брали в. количестве 2,3, 30 и 5% от массы шланга:сОответственно. Продолжительность обработки варьировали от 20 до 360 мин.

Удельная поверхйость контакта коксика со шлаком бйла аналогична прототйпу. Ре- 45 зультаты проверки приведены в табл.1. Они показывают, что способ-прототип обеспечивает необходимую степень обезмеживания с получением шлака, пригодного для фьюмингования, и черновой меди (0,15-1% 50

Sn) лишь при длительности обрэботкй около 300 мин.

Пример 2.(осуществление предлагаемого способа), При восстановительной обработке оловосодержащих. шлаков 55 конвертирования черной меди различного состава в лабораторных (садка шлака — 100 г) и укрупненно-лабораторных (садка шлака

0,5-1,0 кг) условиях в качестве восстановителя использовали меднокальциевый сплав, содержащий 20-63% Са, Сплав вводили в шлак в количестве, соответствующем расходу кальция — 0,05-0,10 кг на 1,0 кг шлака.

Результаты этих испытаний представлены в табл.2 и 3. Они были получены при 12001250 С и продолжительности процесса не превышающей 10-20 мин.

Данные табл,2 свидетельствуют о том; что сплав медь-кальций является высокоэффективным восстановителем, обеспечивающим интенсификацию в сравнении с прототипом не менее, чем в 10 раз, сохраняя при этом селективность извлечения меди в черновой металл, а олова, цинка и свинца— в обезмеженный шлак. Анализ состава rioследне о (табл.3) показывает, что он (в сравнении с исходным шлаком) заметно обогащается оловом, цинком и свинцом, а остаточная концентрация меди в нем находится на уровне технологических требований фьюминг-процесса. Содержание олова в черновой меди заметно ниже, чем по способу-и рототипу.

Пример 3 (осуществление предлагаемого способа). В шлак, находящийся в конвертере емкостью 40 т, ввели порциями (по

150 — 300 кг) медно-кальциевый сплав (63% Са) в количестве 10,5 %от массы шлака,,что соответствовало расходу 0,066 кг кальция на 1 кг шлака. После окончания взаимодействия сплава со шлаком (10 мин.) и 10-20 мин. отстоя производлли слив обезмеженного шлака и черновой меди.

Результаты испытаний, приведенные в табл,4, показали, что при введении в шлак медно-кальциевого сплава (63% кальция) в количестве 10,5% от массы шлака извлечение меди в черновую медь составило 80,0% олова, свинца и цинка в обезмеженный шлак — 97,0%, 91,0% и 97,5% соответственно. При этом выход шлака составил 85% от . исходного, а содержание олова, свинца и цинка зэ счет этого возросло на 14%, 7%.и 15% (отн,) соответственно.

Формула изобретения

Способ обезмеживания оловосодержащих шлаков конвертирования черной меди, включающий обработку шлака восстанови- телем, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, в качестве socстанавителя используют медно-кальциевый сплав, содержащий 20-63% кальция, вводиМый в шлак в количестве, соответствующем расходу кальция 0,05-0,10 кг " э 1 кг шлака.

1782993

Таблица 1

Результаты обезмеживания шлака по способу-прототипу т а б Л йц а 2

Реэультаты лабораторных и укрупненно-лабораторных испытаний ло обеэмевиванно олэвосодериащик шлаков конвертирования черной иедн Cv-Ca сплавом ч ««»,» и««»««««ыед «ú t e« i»l ьы»ь ч я ать

Усвое- РаспоЕДЕЛЕниа элементов моеду металлои и влеком,а мне «Л кал»- черновая медь конечный олав ция, 4 1 т Р «т " " " « л кч«ычч

Си (Зп РЬ i И J 2a (Ге Си Зп 1 РЬ j Ni ) 2п j Fe

-1 а

Расход кальция к. весу алака, 4

Иэ влечение мели в черно вой ме" талл, 2

57,0 99,70

25.0 97.58

16 ° 8 97,79

19,0 96, 90

2,0 22,0

43,0 б,30

75,0 0;30

83,2 0,43

81, 0

98,0 59,50

43,0

77,0

83,2

81,0

98 ° 0

3,15 63

5,00 33

6 54 20

l0 00 . 63

12,65 63

65,5

76,2

Bl,0

55,0

71,0

86 ° 96 99,45, 97,54 99,55

96,23 99,39

28>10 84,00

0,014

0,04

0,02

15 0

3,09 6,77 0,17

4,66 9,03 0,16

4,00 8.,15 0,07

9,80 . 78,60 0,59

91,53 81,93

90,24 88,77

86, 90 89,04

38 ° 00 5,50

Таблица 3

Составы ОЛОВОсодержащих шлаков и продуктов их Обе3меживания

Хим. состав

Расход кальЦИЯ; % ОТ массы шлака

Наименование

Си

3,15

5,00

6,54

10,0

12,6

Шлак исходный

Шлак коне ый

Медь черновая

Шлак. йсходный

Шлак конечный

Медь черновая

Шлак исходный

Шлак конечный

Медь черновая

Шлак исходный

Шлак конечный

Медь черновая

Шлак исходный

Шлак конечный

Ме ь че. новая

30,0

27,98

97,97

29,52

4,50

98,85

29,52

6,05

9?,7.3

29,52

6,75

97,63

29,52

0,89

88,20

5,90

5,80

0,19

5,40

6,24

0,08

5,40

6,46

0,06

5,40

6,35 следы

5,40

1,47

3,53

4,80

4,41

0,22

6,42

6,96

0,98

6,42

7,05

1,19

6,42

6,70 1,04

6,42

0,40

3, i3

2,63

2Я8

0,90

2,63

2,87

0,95

2,63

2,85

0,88

2,63

0,22

2,26

9,82

10,80

0,10

5,90

6,76

0;05

5,90

6,97

ОЯ38

5,90

6,84

0,01

5,90

2,52

О,ОЗ8

18,3

20,35

0,22

17,28 го,З0

0,03

17,28

20,90

0,028

17,28

20,64

0.02

17,88

22,07

2,84

1782993.Таблица 4

Результаты промышленных испытаний по обезмеживанию оловосодержащих шлаков медно-кальциевым сплавом (63,0,Д кальция) Распределе- шлак ние элемен- металл тов между газовая фаза азами, невязка

89,00 . 5,70

97,50

0,11

97,00

0,30

20,00

80,00

99,00

0,05

91,00 2,80

6,20

2,70

005

5,30

2. 9

Составитель 9, Чумарев

Редактор С. Кулакова Техред M,Moðãåíòàë Корректор Н. Слободяник

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

Заказ 4490 Тираж Йодйисное

ВМИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открмтйяи при ГКНТ СССР

113035, Москва:, Ж-35, Раушская наб.. 4,(5