книги из ГПНТБ / Циклонная плавка. (Теоретические основы, технология и аппаратурное оформление)

П л а в к а и з м е л ь ч е н н ы х р у д к р у п н о с т ь ю —0,3 и . Для выяснения влияния степени измельчения руд на отгонку из них ценных металлов была проведена серия плавок руд крупностью —0,3 мм (табл. 40). Режим их отличался от условий предыдущих пла­ вок лишь дополнительными опытами без твердого восстановителя.

В таблице 41 приводится характеристика продуктов плавки, полученная в опытах с 10 и 15%-ным расходом угля-восстановителя.

ние в возгоны увеличилось. Среднее содержание цинка в шлаках пла­ вок руд без добавки восстановителя было равно 4,37%, в шлаках плавок с 10—15%-ным расходом угля — соответственно 1,85 и 1,76%, а в шлаках опыта с 30% угля — всего 1,3 %• Среднее извлечение цинка в возгоны было равно соответственно 72,89, 88,54, 88,92 и 91,65%. Из данных таблиц 40 и 41 видно, что в опытах с рудами крупностью —0,3 мм получены более высокие показатели по извлечению цинка в возгоны.

Однако при плавке измельченных руд увеличился их механиче­ ский унос в возгоны, что привело к некоторому разубоживанию воз­

334

ПЛАВКА ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛУПРОДУКТОВ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Задача комплексного и наиболее полного использования сырья в цветной металлургии непосредственно связана с разработкой рацио­ нальных технологических схем переработки многочисленных полу­ продуктов металлургического производства и обогащения, с которы­ ми теряется большое количество цветных и редких металлов. Вслед­ ствие этого переработка полупродуктов цветной металлургии наиболее рациональными способами является важным резервом и источником повышения извлечения металлов в целом.

На основании результатов испытаний по циклонной плавке пер­ вичного полиметаллического сырья с возгонкой летучих компонентов нами проводились исследования в укрупненных и полупромышлен­ ных масштабах по переработке таких полупродуктов цветной метал­ лургии, как цинковые кеки, шлаки свинцовых заводов, промпродук­ ты обогатительной фабрики и др.

Ц и к л о н н а я п л а в к а ц и н к о в ы х к е к о в . Циклонная плавка цинковых кеков испытывалась на стендовой установке произ­ водительностью 6,8 т шихты в сутки. С целью улучшения возгонки летучих компонентов в шихту добавлялся твердый восстановитель, измельченный до крупности —2 мм кокс. При этом соотношение воздуха и шихты поддерживалось с таким расчетом, чтобы в газовой фазе было 1—2% окиси углерода. О содержании металлов в продук­ тах плавок и их распределении можно судить по данным таблицы 44.

Таблица 44

Состав продуктов циклонной плавки кеков и распределение металлов по ним

Результаты циклонной плавки цинковых кеков и показанная при этом возможность извлечения основной части цинка и свинца в возгоны с получением товарной пыли послужили основанием для полупромышленной проверки рассматриваемого способа.

Испытания проводились на опытном заводе ВНИИЦветмета сов­ местно с ИМиО АН КазССР и НИИЭ АН КазССР [17, 19]. Состав цинкового кека, %: Cu— 1,5—1,8; Zn — 17—21; Pb — 5—6,5; Cd — 0,8—0,22; Fe — 12—15; Si02 — 9—12; CaO — 1—1,5; S — 6—8.

Минералогический его состав, %: цинк общий 18,67; окислен­ ный 8,06; силикатный 0,56; сульфидный 1,98; ферритный 8,07; сви­ нец общий 5,35; окисленный 4,32; сульфидный 0,37; ферритный 0,66; медь общая 1,70; сульфатная 0,16; закисная 0,14; окисленная 0,10; сульфидная 0,55; ферритная 0,75.

Таблица 45

в качестве сульфидизатора и восстановителя устанавливались опре­ деленные показатели по извлечению металлов в продукты плавки. Извлечение металлов в возгоны составило: цинка 87,5% при содер­ жании в шлаке 4,1%, свинца 92,5% при содержании в шлаке 0,29%, кадмия 94%, индия 79%, таллия 65,7%. Извлечение ме­ таллов в штейн: меди 77,5% (при содержании в штейне 13— 16%, в шлаке 0,5—0,6%), золота 72% и серебра 42,5%. Выход про­ дуктов полупромышленных испытаний: шлаков 25—38%, штейна 10—12% и возгонов 26—30%. Переработка полученных возгонов,

содержащих 50—60% Zn, 13—15% Pb, 0,6—0,8% Cd и 0,2—0,5% Cu,

гидрометаллургическим способом показала, что такая схема вполне возможна и не вызывает затруднений по сравнению с переработкой вельцокислов.

Ц и к л о н н а я п л а в к а с в и н ц о в ы х ш л а к о в . На боль­ шинстве металлургических заводов шлаки гранулируются и склади­ руются в отвалы. По содержанию свинца и цинка они зачастую бога­ че руд, добываемых на рудниках. М. М. Лакерник [1] приводит сле­ дующие данные по составу шлаков медной и свинцовой плавок

(табл. 45).

338

Шлаки свинцовой шахтной плавки могут перерабатываться как в расплавленном, так и в твердом состоянии. Естественно, что более экономична переработка расплавленных шлаков, направляемых в возгоночный агрегат непосредственно после выхода их из шахтных пе­ чей, так как в этом случае отпадают затраты на предварительную подготовку шлаков и используется их теплота.

электроплавке шлаков приблизительно такие же, как и при фьюмин­ говании.

На ряде заводов шлаки перерабатываются вельцеванием. При этом цинк и свинец отгоняют с получением сильно восстановленного и магнетизированного клинкера, из которого выделяют магнитную, фракцию с извлечением в нее железа и благородных металлов меди, В связи с большим значением проблемы переработки холодных шлаков (старых отвалов и текущего производства) в последнее время

был выполнен ряд работ в этом направлении [20].

Опыты по плавке гранулированного шлака свинцового завода про­ водились на циклонной установке АН КазССР [2]. Крупность шлака, позволяла применять его без дополнительного измельчения (табл. 46).:

Содержание влаги в этих материалах колебалось: 0,86—10%. в шлаке, 5,85—9,30% — в угольной пыли. Химический состав исходно­ го шлака следующий, %: Zn — 9,18; Pb — 2,32; Cu — 0,6; Fe — 25,78 Si02 — 25,03, CuO — 14,0; A120 3 — 5,11, MgO — 2,07 и S — 2,32.

Условия проведения опытных плавок и их результаты показаны в таблицах 47, 48.

зза

Наиболее бедными по цинку и свинцу шлаки получались при кон­ центрации СО в отходящих газах, равной 4,4 об. %.

В тонких (товарных) пылях содержание свинца изменялось от 15,45 до 22,5 %, цинка — от 44,4 до 49,7 %. Кроме того, получились «грубые» пыли, осаждавшиеся в борове и представляющие собой смесь возгонов с механически увлеченными частицами шлака. Их выход составлял не больше 5% от веса исходного шлака. В промышленных условиях пыли могут быть использованы в качестве оборотного ма­ териала.

Химический анализ проб отвального шлака, т. е. полученного после переработки в циклоне заводского шлака, показал, что по основ­ ным шлакообразующим он мало отличается от исходного: SiC>2 —

340 :

24,8 %, Fe — 31,0 %, CaO - 14,5 %, MgO — 2,11 % и A120 3 — 4,7 %.

Подобные шлаки могут быть применены в производстве строительных материалов.

Ц и к л о н н а я п л а в к а о л о в о с о д е р ж а щ и х шла к о в . Применяемая в настоящее время схема для переработки оловосодер­ жащих шлаков состоит из трех самостоятельных агрегатов: отража-

тельной печи, отапливаемой газом, в которой осуществляется расплав­ ление шлаков; электрической печи, используемой в качестве миксера; фьюминг-установки, где проводится возгонка олова и других метал­ лов из поступающего расплава.

Известно, что у отражательных печей низкая удельная произво­ дительность и практически в них только плавится сырье. Поэтому за­ мена ее более совершенным плавильным агрегатом, каким является циклон, повлечет за собой увеличение производительности всей схемы в целом. Благодаря предварительной отгонке некоторой части цинка, олова и свинца значительно улучшаются технологические показатели такой схемы.

Всвязи с этим предприняты исследования по переработке олово­ содержащих шлаков в циклонных камерах [22]. В опытах основное внимание было уделено определению вляияния режимных факторов на степень возгонки цинка, свинца и особенно олова.

Вработе [23] описана схема полупромышленной циклонной уста­

новки КазНИИЭнергетики производительностью 550—900 кг/час. В зависимости от режима опыта коэффициент избытка воздуха под­ держивался в пределах 0,83—1,02. Учитывая фракционный состав материала и его абразивность, шлак в плавильный циклон загружали аксиально через течку, расположенную в крышке циклона. Подогре­ тый до 400—450° воздух подавался тангенциально односторонним вводом через сдвоенную шлицу площадью 0,021 м2. Жидкое топливо (соляровое масло) впрыскивали через центробежные форсунки, разме­ щенные в воздуховоде.

341

Химический состав шлака был следующим, %: Zn — 5,97, Sn — 0,26, Pb — 0,31, Feo6u; — 19,67, S — 1,48, Si02 — 28,84, CaO — 7,1, MgO — 3,2, AI2O3 — 7,68.

Поведение цинка и олова при переработке шлаков в циклонной камере в зависимости от содержания в них восстановителя наглядно показано на рисунке 133. Для построения графика использовались данные опытов с постоянным содержанием СО в газах.

Как видно из рисунка, при содержании 13% твердого восста­ новителя в шихте количество Zn в расплаве составляет 1,25%, Sn — 0,07, что соответствует степени возгонки примерно 75% Zn и 70% Sn.

Таким образом, регулируя состав газовой фазы и количество твердого восстановителя, добавляемого в исходный шлак, можно по­ добрать оптимальные условия для возгонки Zn и Sn. На наш взгляд, количество добавляемого твердого восстановителя в шихте может быть ограничено до 10—13%; содержание окиси углерода в газах, уходя­ щих из циклона, до 5—6%. При этих условиях обеспечивается доста­ точно высокая степень возгонки цинка (82,15%) и олова (80,4%).

Не менее интересные результаты по возгонке Zn и Sn получены в опытах с добавлением в шихту пирита. При содержании в шихте 3,72% серы извлечение олова в газовую фазу достигло 80,7%, а при

1,89% — только 34,9%.

Оловосодержащие шлаки перерабатывались также на промыш­ ленной циклонной установке производительностью 7 т/час. В случае использования природного газа определялся удельный расход топлива на переработку этого сырья, который составил 200 кг условного топ­ лива на 1 тшлака.

Удельная производительность достигнутая, на промышленной и полупромышленной установках, хорошо согласуется с ранее предло­ женной зависимостью производительности циклонной камеры от ее размеров.

Ц и к л о н н а я п л а в к а пр о м п р о д у к т о в о б о г а щ е н и я . На стендовой установке производительностью 6—8 т шихты в сутки

промпродукт особенно пригодным для переработки циклонным мето­ дом. При этом отпадает необходимость добавлять восстановитель и снижать удельный расход топлива на плавку. Извлечение металлов в возгоны при циклонной плавке промпродукта достигало очень вы­ соких значений: РЬ до 99,42% и Zn до 97,57%. Полученный в опытах шлак по составу пригоден для получения шлаковаты: Si02 — 40 %, FeO — 28,9%, CaO — 9,6% и А120 3 — 11,4%.

342