Способ переработки медьсодержащих шлаков

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения чистой меди при переработке медьсодержащих шлаков. При переработке медьсодержащих шлаков путем их нагрева и плавки в электродуговой печи при нагреве в шлаки вводят известняк в качестве флюсующего, включением известняка доводят модуль основности до величины, равной 1,0-1,1, и ведут плавку в интервале температур, равном 1330-1350^oС. Такой способ переработки медьсодержащих шлаков повышает экономичность процесса за счет сокращения расхода электроэнергии.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения черновой меди при переработке медьсодержащих шлаков.

Известен способ производства цветных металлов из расплавленного шлака, при котором расплавленный оксидный металлургический шлак, образующийся при плавке цветных металлов, непрерывно подают в электрическую печь и смешивают с восстановительным шлаком. Смесь шлаков непрерывно восстанавливают, продувая через шлаки угольную пыль. В результате взаимодействия шлаков на поду печи появляется тонкий слой восстановленного металла (заявка ФРГ 3616868, МКИ С 22 В 7/04, В 03 В 9/00, оп. 4.12.86 г.).

В этом способе плавка происходит при температуре 1550-1600^oС, что сопровождается большими затратами электроэнергии. Кроме того, данный способ характеризуется сложностью технологической схемы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ переработки шлаков медного производства путем плавки в электродуговой печи с подачей на шлаковый расплав слоя углеродсодержащего восстановителя. При этом процесс ведут с погружением электродов в слой углеродсодержащего восстановителя на его высоту при соотношении диаметра электродов, высоты слоев восстановителя и шлакового расплава, равном 1:(0,1-1,0):(0,3-1,5). (А.С. СССР 1463782, МКИ С 22 В 7/04, оп. 7.03.89 г.).

Такой способ также характеризуется большим расходом электроэнергии, т.к. в слое восстановителя поддерживают температуру выше 1700^oС, а в шлаковом расплаве - выше 1400^oС. Кроме этого, наличие углеродсодержащего восстановителя способствует переходу восстановленного из вюстита шлака железа в медный расплав.

Задача, положенная в основу предлагаемого технического решения, заключается в разработке способа переработки медьсодержащих шлаков с уменьшенным расходом электроэнергии.

Поставленная задача решается следующим образом.

В способе переработки медьсодержащих шлаков путем их нагрева и плавки в электродуговой печи, согласно предлагаемому техническому решению, при нагреве в шлаки вводят известняк, включением известняка доводят модуль основности до величины, равной 1,0-1,1, и ведут плавку в интервале температур, равном 1330-1350^oС.

Использование флюсующих добавок - известняка позволяет изменять модуль основности. При величине модуля основности менее 1,0 расплав получается кислым, вязким и характеризуется плохим разделением меди и вторичного шлака. При величине модуля основности, равной 1,0-1,1, в расплаве появляются легкоплавкие эвтектики, при этом плотности расплавов меди и вторичного шлака значительно отличаются друг от друга, в результате происходит полное разделение вторичного шлака и черновой меди. Этот процесс проходит в интервале температур, равном 1330-1350^oС. При величине модуля основности более 1,1 получаемый расплав характеризуется более высокой тугоплавкостью, для которой требуется более высокая температура плавления и больший расход электроэнергии.

Процесс плавки ведут в интервале температур, равном 1330-1350^oС. Поскольку температура плавления меди составляет 1320^oС, поэтому плавку вести при температуре ниже 1330^oС нецелесообразно, т.к. усиливается кипение меди, в результате чего увеличивается процент угара меди.

Снижение интервала температур плавления медьсодержащих шлаков до 1330-1350^oС сокращает расход электроэнергии и делает предлагаемый способ более экономичным.

Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ не известен из уровня техники, что свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".

Сущность заявляемого изобретения для специалиста не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Возможность использования заявляемого изобретения в промышленности позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "промышленная применимость".

Проверку способа осуществляют на трехэлектродной дуговой сталеплавильной печи с рабочим пространством, выполненным в виде сужающегося кверху усеченного конуса. Состав исходного перерабатываемого материала, мас.%: Рb - 0,2-0,9; Cu - 25-32; Fe - 1,0-3,0; Zn - 15-20; Ni - 0,5-2,0; Sn - 0,1-0,2; Sb - 0,007-0,008; S - 0,08; Cl - 0,02; Au - 0,001; Ag - 0,01.

Пример 1. Перерабатываемый медьсодержащий шлак нагревают в печи в течение 40 мин до температуры 900^oС, после чего добавляют известняк, доводят модуль основности до величины, равной 1,1, и нагревают полученный расплав в течение 45 мин. Плавка и разделение вторичных шлаков и чистой меди соответствует их массовым объемам: V шлака:V меди = 4:1. Удельный расход электроэнергии составляет 900 кВт•ч/т.

Пример 2. Медьсодержащий шлак нагревают в печи в течение 40 мин до температуры 900^oС, после чего добавляют известняк, доводят модуль основности до величины, равной 0,8, и продолжают нагрев в течение 50 мин. Плавка и разделение вторичных шлаков и чистой меди происходит при температуре 1450^oС. Удельный расход электроэнергии - 1000 кВт•ч/т.

Пример 3. Медьсодержащий шлак нагревают в печи в течение 40 мин. до температуры 900^oС, добавляют известняк, доводя модуль основности до величины, равной 1,5, и продолжают нагрев в течение 55 мин. Плавка и разделение вторичных шлаков и меди происходит при температуре 1570^oС. Удельный расход электроэнергии составляет 1180 кВт•ч/т.

Формула изобретения

Способ переработки медьсодержащих шлаков, включающий их нагрев и плавление в электродуговой печи с последующим разделением вторичного шлака и черновой меди, отличающийся тем, что при нагреве в шлаки вводят известняк, доводят модуль основности шлаков до величины, равной 1,0-1,1, и плавление проводят при 1330-1350^oС.