Способ обеднения твердых медно-цинковых шлаков

Авторы патента:

C22B5/10 - твердыми углеродсодержащими восстановителями

Владельцы патента RU 2398031:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к способу обеднения твердых медно-цинковых шлаков. Способ включает подачу шихты, состоящей из твердых медно-цинковых шлаков и углеродистого восстановителя при массовом отношении шлака к твердому углеродистому восстановителю 1:(0,06-0,1) в разогретую печь. При этом шихту в разогретой печи продувают кислородсодержащим окислителем с использованием верхнего непогружного дутья при расходе кислородсодержащего окислителя в количестве, определяемом по содержанию в нем кислорода, из условия 60-110 кг на тонну шлака. Затем получают богатую по меди фазу и переводят цинк в газовую фазу. Техническим результатом является упрощение процесса обеднения твердых медно-цинковых шлаков. 1 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть применено для обеднения твердых медно-цинковых шлаков.

Известен способ вельцевания цинксодержащих материалов (Патент РФ №2122596, опубл. 27.11.1998) для переработки цинковых кеков, руд, шлаков и др. материалов вельцеванием. Недостатком данного способа обеднения является сложность процесса, связанная с использованием вращающейся трубчатой печи и ее разгрузкой в нижней части.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обеднения медно-цинковых шлаков, включающий подачу шихты, состоящей из твердых медно-цинковых шлаков и углеродистого восстановителя, подаваемого в количестве 135-2% от веса шлака, в печь с получением богатой по меди фазы и переводом цинка в газовую фазу.

Задачей изобретения является упрощение процесса обеднения медно-цинковых шлаков.

Достигается это тем, что согласно заявленному способу обеднения медно-цинковых шлаков, включающему подачу шихты, состоящей из твердых медно-цинковых шлаков и углеродистого восстановителя при массовом отношении шлака к твердому углеродистому восстановителю 1÷(0,06-0,1), в разогретую печь, получение богатой по меди фазы и перевод цинка в газовую фазу, шихту в разогретой печи продувают кислородосодержащим окислителем с использованием верхнего непогружного дутья, при расходе кислородосодержащего окислителя в количестве, определяемом по содержанию в нем кислорода, из условия 60-110 кг на тонну шлака.

Данные условия необходимы для того, чтобы часть твердого углеродистого восстановителя сгорела с выделением тепла, необходимого для поддержания температуры в указанном интервале, оставшаяся часть идет на восстановление оксидов меди и цинка. Реакции, происходящие в заданной системе при использовании в качестве восстановителя углерода, можно записать как:

С+O₂=CO₂,

CO₂+С=2СО,

2Cu₂O+С=4Cu+CO₂,

Cu₂O+СО=2Cu+CO₂,

2CuFe₂O₄+С=2Cu+2Fe₂O₃+СО₂,

ZnO+C=Zn+CO,

ZnO+CO=Zn+CO₂,

2ZnFe₂O₄+С=2Zn+2Fe₂O₃+CO₂

2Zn+O₂=2ZnO

Богатая по меди масса накапливается под слоем обедненного по цинку шлака, восстановленный цинк отгоняется в паровую фазу, окисляясь впоследствии до ZnO по последней реакции.

Нижний предел соотношения шлака и твердого углеродистого восстановителя (1:0,06) выбран в связи с невозможностью создания температур для нормального ведения процесса. Выше соотношения 1:0,1 шлака и твердого углеродистого восстановителя резко возрастает температура процесса, происходит интенсивное разрушение футеровки, высок переход железа в восстановленную медь. Нижний предел расхода окислителя (60 кг) выбран для того, чтобы часть восстановителя сгорела с выделением тепла, необходимого для ведения процесса, оставшаяся его часть идет на восстановление меди и цинка. Верхний предел расхода окислителя (110 кг) выбран в связи с достижением предельных для футеровки температур. Использование верхнего непогружного дутья является условием необходимым, т.к. основные реакции восстановления происходят в верхнем слое, где создаются высокие температуры и необходимые условия для разделения цинка (в газовую фазу) и меди - в штейновую.

Способ поясняется следующим примером.

Пример 1. Медно-цинковый шлак состава, мас.%: Cu - 2,19%; Zn - 12,5%; Fe - 44%; SiO₂ - 22% совместно с твердым углеродистым восстановителем (коксиком) подавали в алундовый тигель, установленный в селитовую печь и предварительно разогретую. Одновременно с компонентами шихты включали подачу кислородосодержащего окислителя (воздуха) через верхнюю непогружную фурму, изготовленную из алундовой трубы. После полного расхода восстановителя и окислителя полученный продукт охлаждали и делали анализ. Результаты анализов полученных продуктов, при различных соотношениях шлака и восстановителя, и расходах окислителя представлены в таблице.

Таким образом, использование данного способа по сравнению с прототипом позволяет достичь снижения экономических затрат и материалов при таком же извлечении меди в металл, а цинка в паровую фазу, как в прототипе.

Таблица
Соотношение	Извлечение, %	Расход (кг/ 1 т шлака) окислителя по
шлака и восстано- вителя	Cu	Zn	содержанию в нем кислорода
	82,3	69,1	55
	85,9	74,2	60
1:0,050	90,1	77,0	85
	90,2	77,0	110
	90,3	77,1	115
	89,9	90,3	55
	96,9	97,0	60
1:0,060	97,0	97,1	85
	97,4	97,5	110
	97,6	97,6	115
	90,9	90,3	55
	97,0	97,0	60
1:0,08	97,7	97,6	85
	98,0	98,1	110
	98,0	98,1	115
	92,7	93,8	55
	97,1	97,03	60
1:0,1	97,9	97,7	85
	98,1	98,0	110
	98,2	98,1	115
	91,5	91,4	55
	97,2	97,0	60
1:0,15	97,8	97,7	85
	98,0	97,8	110
	98,1	98,1	115

Способ обеднения твердых медно-цинковых шлаков, включающий подачу шихты, состоящей из твердых медно-цинковых шлаков и углеродистого восстановителя при массовом отношении шлака к твердому углеродистому восстановителю 1:(0,06-0,1), в разогретую печь, получение богатой по меди фазы и перевод цинка в газовую фазу, отличающийся тем, что шихту в разогретой печи продувают кислородсодержащим окислителем с использованием верхнего непогружного дутья при расходе кислородсодержащего окислителя в количестве, определяемом по содержанию в нем кислорода, из условия 60-110 кг на тонну шлака.

Изобретение относится к способам переработки марганцевых ванадийсодержащих конвертерных шлаков, полученных на стадии конвертирования полиметаллического чугуна, и может быть использовано в технологии редких тугоплавких металлов.

Способ переработки распадающегося металлургического ковшевого шлака // 2383635

Изобретение относится к области черной металлургии и промышленности строительных материалов и может быть использовано для переработки и утилизации ковшовых шлаков, получаемых при обработке стали в агрегате печь-ковш.

Способ переработки металлургических шлаков и технологическая линия (варианты) для его осуществления // 2377324

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к переработке металлургических шлаков, используемых в стройиндустрии, в частности в дорожном строительстве, в бетонных работах и др., к получению или обогащению магнитного железосодержащего продукта, используемого в доменной плавке для замены железорудного сырья, в выплавке стали и при производстве агломерата.

Способ переработки марганецсодержащих отвальных шлаков // 2374336

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к переработке отвальных шлаков от производства марганцевых и кремнистых ферросплавов для извлечения из них марганца и получения ферросплава высокого качества по содержанию фосфора.

Способ непрерывного или периодического получения металла или нескольких металлов из шлака, содержащего указанный металл или соединение указанного металла // 2371490

Изобретение относится к способу непрерывного или периодического получения металла или нескольких металлов из шлака, содержащего указанный металл или соединение указанного металла.

Способ переработки отвального шлама // 2370551

Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к гидрохимическим способам переработки отвального шлама, получаемого при переработке ванадийсодержащих шлаков.

Способ и установка для извлечения металла из содержащего этот металл шлака // 2368673

Изобретение относится к способу и установке для извлечения металла металлсодержащего шлака. .

Передвижное устройство для грануляции шлаковой мелочи // 2366734

Изобретение относится к грануляции шлаковой мелочи, в частности мелочи металлургических шлаков, с целью ее использования. .

Способ переработки сталеплавильных шлаков // 2365642

Изобретение относится к комплексному использованию сырья в черной металлургии, в частности к способам переработки сталеплавильных шлаков. .

Способ переработки алюмосодержащих шлаков // 2362819

Изобретение относится к способам переработки шлаков плавки алюминия и его сплавов, а также к технологиям производства строительных материалов и неорганических веществ, в частности к технологии получения основных хлоридов алюминия.

Способ переработки железотитанового концентрата // 2385962

Изобретение относится к способу переработки железотитанового концентрата. .

Способ восстановления соединений металла и кислорода // 2360982

Способ получения олова из касситеритового концентрата // 2333268

Изобретение относится к области металлургии олова и может быть использовано для получения олова при переработке касситеритовых концентратов. .

Способ восстановления оксидов металлов // 2317342

Изобретение относится к металлургии, в частности к восстановлению оксидов металлов углеродсодержащими веществами и получению конечного продукта в различном фазовом состоянии.

Способ производства обогащенного угля для применения в металлургии и способ производства восстановленного металла и шлака, содержащего окисленный цветной металл, с использованием этого угля // 2302450

Изобретение относится к обогащению низкокачественного угля, не пригодного для производства восстановленного металла обычным углеродно-композитным способом, с получением обогащенного угля, подходящего для этого углеродно-композитного способа.

Способ получения ниобия из его оксида // 2241774

Изобретение относится к пирометаллургии, в частности к получению ниобия из его оксида, и может быть использовано для производства феррониобия. .

Способ переработки сульфидных медно-никелевых материалов во взвешенном состоянии // 2240362

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для переработки сульфидных концентратов, содержащих тяжелые цветные металлы, плавкой во взвешенном состоянии с высоким извлечением полезных металлов в продукт плавки - штейн.

Способ получения железа прямым восстановлением // 2220209

Изобретение относится к получению железа прямым восстановлением из железоокисного материала. .

Способ термической обработки содержащих тяжелые металлы и оксиды железа отходов // 2218417

Изобретение относится к термической обработке содержащих тяжелые металлы и оксиды железа отходов, таких как пылевидные отходы электросталеплавильного производства или шламы конвертерного производства стали.

Способ изготовления абразивного порошка // 2196837

Изобретение относится к способу получения порошка из кермета, состоящего из карбидотитановой основы и карбидов, нитридов и/или боридов IVb, Vb и VIb подгрупп Периодической системы, включающий использование в качестве исходных веществ оксидов титана и элементов подгрупп, которые расплавляют в присутствии углерода в качестве восстановителя.

Способ восстановления металлов из оксидов // 2476035

Изобретение относится к технологиям восстановления металлов из неорганических оксидов