Способ рафинирования металлосодержащего шлака посредством пирометаллургического восстановления

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение относится к способу восстановления и/или рафинирования металлосодержащего шлака. Для улучшения восстановления шлака согласно изобретению предлагается, что к шлаку подают карбид кальция (СаС2) в качестве восстановителя.

Текст

Смотреть все

(2009.01), 22 15/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩЕГО ШЛАКА ПОСРЕДСТВОМ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к способу восстановления и/или рафинирования металлосодержащего шлака. Для улучшения восстановления шлака согласно изобретению предлагается, что к шлаку подают карбид кальция(74) Русакова Нина Васильевна Жукова Галина Алексеевна Ляджин Владимир Алексеевич 23261 Изобретение относится к способу восстановления и/или рафинирования металлосодержащего шлака. Настоящее изобретение относится, в частности, к способу интенсивного восстановления расплава и обработке, прежде всего, медных шлаков, а также извлечению меди из них. Также оно может использоваться для шлаков, содержащих другие металлы. При плавлении медных концентратов образуются штейн и шлак. Медный штейн затем перерабатывается в черновую медь, а шлак поступает в процесс рафинирования шлака. Рафинирование медного шлака осуществляется при помощи различных технологий,как-то восстановление и осаждение,гидрометаллургическое выщелачивание шлака или флотация после медленного охлаждения,измельчения и размола. Пирометаллургическая переработка базируется на обработке шлака в электропечи, печном рафинировании шлака по методуили обработке в плавильном конвертере. Медь присутствует в шлаке в форме включений медного штейна размером от 5 до 1000 мкм и растворенного оксида меди . Для извлечения включений медного штейна производят восстановление магнетита,для снижения кажущейся вязкости шлака и высвобождения связанных с кристаллами магнетита включений. Восстановление магнетита углеродом вначале осуществляется первоначально путем прямого восстановления, последующей реакции Будуара и косвенного восстановления магнетита(е 3 О 4)шлакСОгаз 3(еО)шлакСО 2 газ. Извлечение растворенной меди из шлака осуществляется путем восстановления оксида меди(С 2 О)шлакСОгаз 2(С)металлСО 2 газ. Восстановление оксида медиограничивается сопутствующей реакцией с магнетитом. Условия протекания сопутствующих реакций определяются равновесием реакции(С 2 О)шлак 3(еО)шлак 2(С)металл(е 34) шлак. Реакция восстановления магнетита углеродом является сильно эндотермической. Принимая, что отношение СО/СО 2 в отходящем газе равно 1,получается 3(е 3 О 4)шлак 2 Ств 9(еО)шлакСОгаз СО 2 газ,при этом тепловой эффект реакции 1250 С 128 кДж/моль 3 О 4. Это означает, что снижение содержания магнетита с 20 до 5 требует затрат энергии на уровне 89 МДж на тонну шлака, которые вводятся в виде электроэнергии или виде теплоты сгорания топлива. Вследствие реакции Будуара в плавающем на поверхности шлака коксовом слое соотношение СО/СО 2 является очень высоким, что ведет к большим затратам энергии около 138 МДж/т, что 2 соответствует 38 кВт/т шлака. Вследствие необходимости повышения температуры шлака до примерно 1300 С и потерь энергии в печи общие приведенные затраты энергии лежат на уровне порядка 100 кВт/т. Из документа 5865872 известен способ извлечения металла и получения вторичного шлака из основного расплава, при этом к шлаку присаживается по меньшей мере один восстановитель, причем рассмотрены различные восстановители. Наиболее часто применяется углерод, при этом его доля может составлять до 40. Применение силиката железа для извлечения металла из шлаков известно из 5626646. Также из документа 4036636 известен способ извлечения никеля из шлака путем ввода восстановителей в виде твердых присадок. В основе изобретения лежит задача усовершенствования способа восстановления металлосодержащего шлака. Решение поставленной задачи согласно изобретению заключается в том, что в качестве восстановителя к шлаку подают карбид кальция(СаС 2). Предпочтительно, карбид кальция (СаС 2) добавляют в количестве от 0,1 до 2 от массы шлака, особенно предпочтительно в количестве от 0,5 до 1,5 от массы шлака. Определение количества подаваемого карбида кальция (СаС 2) предпочтительно осуществляется в зависимости от содержания магнетита и/или оксида медив шлаке. Карбид кальция (СаС 2) может различно подаваться в жидкий шлак. Он может загружаться в печь перед подачей в нее жидкого шлака. Также может быть предусмотрено, что карбид кальция загружается на поверхность находящегося в печи жидкого шлака. Далее может быть предусмотрено,что карбид кальция (СаС 2) подается вглубь находящегося в печи жидкого шлака. В этом случае карбид кальция(СаС 2) вводится вглубь находящегося в печи жидкого шлака посредством заглубленной или погружной фурм. Помимо карбида кальция (СаС 2) могут также подаваться другие восстановители. В качестве таких восстановителей может рассматриваться твердая присадка, например кокс, древесный уголь и/или чугун. Также могут применяться другие углеродсодержащие материалы, как бункерное масло, дизельное топливо, природный газ и/или угольная пыль. Другой восстановитель также может вдуваться в жидкий шлак. Шлак содержит предпочтительно медь (С). Также возможно, что шлак содержит свинец (Р),цинк , платинуили никель . Изобретение предлагает новый способ интенсивного рафинирования шлака посредством восстановления. При этом речь идет о пирометаллургическом восстановлении и рафинировании шлака. Согласно изобретению интенсивное восстановление шлака предусматривает а) ввод карбида кальция на жидкий шлак или вдувание его в шлак, 23261 б) при необходимости вдувание твердых,жидких или газообразных восстановителей через фурмы, в) седиментацию шлака. Карбид кальция реагирует с магнетитом,который растворен в фаялитном шлаке 4(е 3 О 4) шлакСа 2 тв(е 2 О 4)шлак 14 шлак(3) шлак СО газ СО 2 газ. Реакция является экзотермической при 1250 С Н 1250 С-11 кДж/моль 34. Восстановление оксида медииз жидкого фаялитового шлака является сильно экзотермическим 4 (С 2 О) шлак 2 СаС 2 тв(е 24)шлак 8(С) металл (Са 3) шлак (еО) шлак СОгаз СО 2 газ Н 1250 С-184 кДж/моль С 2 О. Выделение теплоты приводит к росту температуры на границе раздела между шлаком и карбидом, что одновременно с изменением структуры шлака на границе посредством СаО ведет к существенному увеличению скорости реакции. Настоящее изобретение предоставляет следующие преимущества по сравнению с обычными методами восстановления шлака а) очень высокая скорость восстановления шлака приводит к интенсификации процесса, длительность восстановления шлака сокращается, и расход энергии вследствие потерь энергии снижается. б) наблюдается снижение расхода электроэнергии или расхода топлива вследствие экзотермического эффекта восстановления магнетита и сильного экзотермического эффекта восстановления оксида меди . Пример 1 Рафинирование шлака в печи для рафинирования шлака по методу . Перед загрузкой жидкого шлака в плавильную печь, карбид кальция вводят через отверстия в печи. Количество карбида кальция зависит от состава шлака, в частности содержания магнетита, и меняется от 0,5 до 1,5 от общей массы шлака. После этого шлак медленно заливают в печь через отверстие в верхней части печи или через заливной желоб. Интенсивная реакция восстановления во время загрузки ведет к снижению содержания магнетита до необходимого уровня примерно 5. Вследствие экзотермического эффекта реакции возрастает температура шлака во время загрузки и восстановления от 1250 С до примерно 1263 С, если сжигание топлива компенсирует теплопотери,имеющиеся в печи. После загрузки шлака заканчивается восстановление шлака и начинается процесс разгрузки, за которым следует отвод шлака и выпуск слоя меди,что соответствует традиционному процессу. Цикл рафинирования шлака в печи для рафинирования шлака по методуможет сократиться примерно на 50, что ведет примерно к двукратному увеличению производительности печи для рафинирования шлака. Пример 2 Рафинирование шлака в электропечи. Жидкий шлак восстанавливают в электропечи посредством углерода из кокса и из электродов, при этом после нагрева следует стадия седиментации. В начале нового цикла перед загрузкой жидкого шлака в печь загружают карбид кальция. Присадка карбида кальция зависит от состава шлака и лежит в пределах от 0,5 до 1,5 от массы шлака. Затем в печь заливают жидкий шлак. Во время загрузки жидкого шлака проходит быстрое восстановление шлака при контакте потока шлака с зернами карбида. Карбид кальция начинает всплывать на поверхность шлака,и восстановление осуществляется при опущенных электродах и при подводе электроэнергии. Вследствие экзотермического эффекта реакции восстановления температура шлака не снижается. Подвод электрической мощности регулируется так, что обеспечивается компенсация теплопотерь и медленный рост температуры. Степень восстановления магнетита и развития параллельной реакции восстановления оксида медиявляются достаточно высокими, что ведет к увеличению извлечения меди. Интенсивное восстановление шлака обеспечивает снижение времени восстановления при сохранении схожей длительности седиментации. Это ведет при интенсивном восстановлении к более короткому циклу,что также ведет к повышению производительности печи. Замена кокса в качестве восстановителя на карбид кальция снижает расход энергии и также значительно снижает приведенный расход восстановителей. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ рафинирования металлосодержащего шлака посредством пирометаллургического восстановления, в котором к шлаку подают карбид кальция (СаС 2) в качестве восстановителя,отличающийся тем, что шлак содержит медь (С),при этом осуществляют экзотермическое восстановление и рафинирование шлака посредством введения карбида кальция на жидкий шлак или вдувания его в шлак, при необходимости вдувания твердых, жидких или газообразных восстановителей через фурмы,обеспечения седиментации шлака. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что карбид кальция (СаС 2) подают в количестве от 0,1 до 2,0 от массы шлака. 3 23261 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что карбид кальция (СаС 2) подают в количестве от 0,5 до 1,5 от массы шлака. 4. Способ по пп.2 или 3, отличающийся тем,что количество подаваемого карбида кальция (СаС 2) определяют в зависимости от содержания магнетита и/или оксида медив шлаке. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что карбид кальция (СаС 2) подают к жидкому шлаку. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что карбид кальция (СаС 2) загружают в печь до подачи жидкого шлака. 7. Способ но любому из пп.1-5, отличающийся тем, что карбид кальция (СаС 2) подают на поверхность находящегося в печи жидкого шлака. 8. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что карбид кальция (СаС 2) подают вглубь находящегося в печи жидкого шлака. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что карбид кальция (СаС 2) подают вглубь находящегося в печи жидкого шлака посредством погружной или заглубленной фурм. 10. Способ по любому из пп.1-9,отличающийся тем, что дополнительно к карбиду кальция (СаС 2) подают другие восстановители. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что другими восстановителями является твердое вещество, в частности кокс, древесный уголь и/или чугун. 12. Способ по пп.10 или 11, отличающийся тем, что другими восстановителями является углеродсодержащее вещество,в частности бункерное масло, дизельное топливо, природный газ и/или угольная пыль. 13. Способ по любому из пп.10-12,отличающийся тем, что другие восстановители вдувают в жидкий шлак. 14. Способ по любому из пп.1-13,отличающийся тем, что шлак дополнительно содержит свинец (Р), цинк , платинуили никель .

МПК / Метки

МПК: C22B 15/00, C22B 7/04, C22B 5/06

Метки: способ, шлака, посредством, пирометаллургического, восстановления, металлосодержащего, рафинирования

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/4-23261-sposob-rafinirovaniya-metallosoderzhashhego-shlaka-posredstvom-pirometallurgicheskogo-vosstanovleniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ рафинирования металлосодержащего шлака посредством пирометаллургического восстановления</a>

Похожие патенты