Способ переработки цинк-железосодержащих пылей металлургического производства
Владельцы патента RU 2574952:
ФГАОУ ВПО "УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (RU)
Изобретение относится к переработке цинк-железосодержащих пылей металлургического производства и может быть использовано в черной металлургии. Цинк-железосодержащие пыли формуют в гранулы путем окатывания c углеродным восстановителем, который вводят в шихту в виде суспензии в уксуснокислом растворе с концентрацией 3-10 мас.%. Осуществляют высокотемпературную обработку в обжиговой печи при 900-1100°C путем подачи теплоносителя, выделение и улавливание оксида цинка. Изобретение обеспечивает повышение смачиваемости шихты, при этом образуются дополнительные поверхностные связи и частицы пыли агломерируются с образованием прочных гранул в широком диапазоне концентраций цинка в исходной пыли. 4 пр.
Заявляемое техническое решение относится к черной металлургии и может быть использовано для утилизации пылей, обогащенных цинком.
Известен способ переработки цинк-железосодержащих отходов металлургического производства, включающий смешивание цинк-железосодержащих отходов с углеродистым восстановителем для получения шихты, формование шихтовых формовок и их сушку, высокотемпературную обработку шихтовых формовок в обжиговой печи путем подачи теплоносителя, выделение и улавливание оксида пинка. При этом исходную шихтовую смесь гранулируют с получением гранул диаметром 4-10 мм и влажностью 11-15 мас. %, высокотемпературную обработку гранул ведут при температуре 910-1100°C в течение 1-2 ч, улавливание возгонов цинка ведут путем отвода 70-80% общего объема цинксодержащей пылегазовой смеси из реакционной зоны обжиговой печи, а оставшийся объем пылегазовой смеси отводят из холодного конца обжиговой печи (патент на полезную модель UA №4720, МПК С22В 5/10, F23G 7/00, опубл. 15.02.2005).
Анализ технических свойств известного способа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют следующие причины: гранулирование исходной шихтовой смеси с получением гранул диаметром 4-10 мм обеспечивает получение шихтовых формовок с относительно низкой плотностью и прочностью. Для повышения эффективности переработки цинк-железосодержащих пылей или шламов металлургического производства необходимо увеличивать количество помещаемых в обжиговую печь гранул. Но при одновременной высокотемпературной обработке в обжиговой печи с заданным полезным объемом большого количества гранул, плотно расположенных друг над другом, затрудняется процесс возгонки цинка, что, в свою очередь, снижает степень извлечения цинка из отходов. А повышение продолжительности высокотемпературной обработки гранул при температуре 910-1100°C до 2 часов ведет к необоснованному увеличению энергозатрат.
Известен также способ (пат. РФ №2465352, С22В 7/00, С22В 19/30, 2009, опубл. 27.10.2012), который включает смешивание цинк-железосодержащих пылей или шламов с углеродистым восстановителем для получения шихты, формование шихтовых формовок и их сушку, высокотемпературную обработку шихтовых формовок в обжиговой печи путем подачи теплоносителя, выделение и улавливание оксида цинка. Отличительной особенностью способа является то, что формование шихтовых формовок осуществляют прессованием (прокатыванием) шихтовых формовок толщиной 4-10 мм, а высокотемпературную обработку прессованных шихтовых формовок осуществляют при 900-1100°C в течение 0,5-1,0 ч. Кроме того, смешивание цинк-железосодержащих пылей или шламов с углеродистым восстановителем осуществляют при массовом соотношении 1:0,1-0,3 и влажности 10-15 мас. %.
Последний принят в качестве прототипа. К недостаткам прототипа следует отнести необходимость использования прессового оборудования и низкие концентрационные пределы по содержанию цинка в исходных пылях не более 2,5%
Технической задачей заявляемого изобретения является исключение использования прессового оборудования и расширение концентрационных пределов содержания цинка в исходных пылях.
Поставленная техническая задача достигается за счет того, что способ переработки цинк-железосодержащих пылей металлургического производства включает ввод в шихту углеродистого восстановителя, ее формование и высокотемпературную обработку в обжиговой печи при 900-1100°C путем подачи теплоносителя, выделение и улавливание оксида цинка, отличается тем, что углеродистый восстановитель вводят в шихту в виде суспензии в уксуснокислом растворе с концентрацией 3-10 мас. %
Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что цинксодержащие пыли электросталеплавильных печей с трудом поддаются формованию даже в режиме прессования с углеродсодержащими добавками. При этом с повышением концентрации цинка в пылях их формовка неизбежно связана с низкой удельной производительностью прессового оборудования и низкой прочностью отформованных фрагментов. Пыли с содержанием цинка более 10% массовых практически не смачиваются водой и имеют угол естественного откоса, близкий к нулю. При использовании для формования уксуснокислых растворов достигаются две цели: смачиваемость пылей становится значимой, а органическая основа кислоты способствует восстановительным процессам при высокотемпературной обработке отформованной пыли. Кроме того, начальная прочность отформованных гранул в режиме окатывания достигает более 0,5 кг на гранулу и подсушка отформованного продукта не требуется. Сокращение расхода углеродного восстановителя является прямым следствием ввода органической кислоты, которая выполняет ту же роль, кроме того, разлагаясь при высоких температурах кислота обеспечивает пористость гранул и более полное удаление цинка при сохранении прочности гранул. Диапазон концентраций уксусной кислоты выбран исходя из проявления значимого эффекта смачивания для нижнего предела. Верхний предел ограничен необходимостью исключения потерь за счет летучести уксусной кислоты.
Сущность заявляемого технического решения поясняется примерами.
Пример 1
Цинк-железосодержащую пыль из сухих газоочисток мартеновского производства, содержащую 3,5% Zn и 56% Feобщ., гранулировали на тарельчатом грануляторе в контакте с 2% водным раствором уксусной кислоты. Затем полученные гранулы обжигали при температуре 900°C в течение 0,5 ч в печи. Содержание оксида цинка в уловленной пыли составило 68%. Содержание Fe в обожженных гранулах возросло до 61% при остаточном содержании цинка в гранулах 0,5%.
Пример 2
Цинк-железосодержащую пыль из сухих газоочисток конвертерного производства, содержащую 5% Zn и 53% Feобщ., смешивали с мелкодисперсными отсевами кокса, добавляемыми в количестве 0,8% от массы цинк-железосодержащей пыли. Полученную исходную шихту гранулировали на тарельчатом грануляторе в контакте с 3% раствором уксусной кислоты. Затем полученные шихтовые формовки обжигали при температуре 1100°C в течение 1,0 часа в печи. Содержание оксида цинка в уловленной пыли составило 70%. Содержание железа в обожженных гранулах возросло до 62% при остаточном содержании цинка в гранулах 0,3%
Пример 3
Цинк-железосодержащую пыль из сухих газоочисток электросталеплавильного цеха, содержащую 16% Zn и 50,5% Feобщ., смешивали с мелкодисперсными отсевами кокса, добавляемыми в количестве 0,1% от содержания цинк-железосодержащей пыли. Полученную исходную шихту формовали методом окатывания на тарельчатом грануляторе в контакте с 10% раствором уксусной кислоты. Затем полученные шихтовые формовки обжигали при температуре 950°C в течение 0,7 часа в печи. Содержание оксида цинка в уловленной пыли составило 71%. Содержание железа в обожженных гранулах возросло до 63% при остаточном содержании цинка в гранулах 0,25%
Пример 4
Цинк-железосодержащую пыль из сухих газоочисток электросталеплавильного цеха, содержащую 16% Zn и 50,5% Feобщ., формовали методом окатывания на тарельчатом грануляторе в контакте с суспензией отсевов кокса в 10% растворе уксусной кислоты. Полученные шихтовые формовки обжигали при температуре 950°C в течение 0,7 часа в печи. Содержание оксида цинка в уловленной пыли составило 72%. Содержание железа в обожженных гранулах возросло до 64% при остаточном содержании цинка в гранулах 0,2%
Технический результат заключается в том, что ввод в систему уксуснокислого раствора резко повышает смачиваемость шихты, при этом образуются дополнительные поверхностные связи и частицы пыли агломерируются с образованием прочных гранул в широком диапазоне концентраций цинка в исходной пыли.
Способ переработки цинк-железосодержащих пылей металлургического производства, включающий ввод в шихту углеродистого восстановителя, ее формование в гранулы путем окатывания и высокотемпературную обработку в обжиговой печи при 900-1100°C путем подачи теплоносителя, выделение и улавливание оксида цинка, отличающийся тем, что углеродный восстановитель вводят в шихту в виде суспензии в уксуснокислом растворе с концентрацией 3-10 мас.%.
