Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для селективного получения цинка и свинца из пыли электросталеплавильного производства

Изобретение относится к устройствам для селективного получения цинка и свинца из пыли электросталеплавильного производства без дополнительного введения восстановителя. Извлечение цветных металлов осуществляют плазменным или дуговым источником энергии. Устройство для реализации состоит из двух камер, в каждой из которой находится плазмотрон с полым катодом, система конденсации и сбора конденсата цинка и свинца. Изобретение позволяет раздельно получить порошки цинка и свинца без дополнительного введения восстановителя.

Аналогом данного изобретения служит процесс выделения оксидов цинка и свинца из пыли, образующейся в сталеплавильном и литейном производствах, который заключается в: изготовлении брикетов из пыли и углеродосодержащего связующего, дальнейшего их упрочнения при температуре 315°С, извлечении цинка и свинца при температуре 1370°С с дальнейшим окислением металлов до оксидов и их улавливании в пылесборнике (John Е. Allen. Treatment of steel mill waste dusts containing zinc. Ferro-Carb Agglomeration Ltd. US 3850613 A. Nov. 26, 1974). Недостатком данного способа является то, что отделяемые оксиды цинка и свинца собираются совместно.

Прототипом данного изобретения служит процесс обработки свинецсодержащей колошниковой пыли, при котором пыль плавят при относительно низкой температуре и практически не происходит восстановления, а полученный шлак охлаждают до затвердевания (Svend Bergsoe. Method for treating flue dust containing lead. Paul Bergsoe & Son AJS. US4013456 A. Mar. 22 1977). Недостатком данного способа, является то, что в данном виде технологию нельзя использовать для селективного извлечения цинка и свинца.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в возможности непрерывного раздельного извлечения цинка и свинца за счет регулирования мощности плазмотрона и скорости подачи пыли. Технический результат достигается за счет использования двух реакционных камер с полыми плазмотронами, расположенных последовательно, в которых осуществляется раздельное извлечение цинка, свинца и их оксидов.

Устройство для селективного извлечения свинца и цинка из пыли электросталеплавильного производства, содержащее последовательно расположенные две реакционные камеры, отличается тем, что над реакционной камерой испарения свинца расположен бункер со шнековым питателем с двигателем и шлюзовым питателем, одна стенка камеры имеет наклон 51°, напротив размещен первый водоохлаждаемый плазмотрон, в верхней части камеры расположена система улавливания паров свинца, в нижней части камеры установлен секторный питатель, соединенный с реакционной камерой испарения цинка, имеющей одну стенку с наклоном 51°, расположенный напротив второй водоохлаждаемый плазмотрон и систему улавливания паров цинка в верхней части камеры.

Реализация поясняется чертежами, где фиг. 1 - степень извлечения цинка и свинца из электросталеплавильной пыли в зависимости от времени проведения эксперимента; фиг. 2 - устройство для селективного извлечения цинка и свинца, где 1 - бункер для подачи пыли сталеплавильного производства, которая содержит цинк и свинец; 2 - шнековый питатель пыли; 3 - двигатель с регулировкой скорости подачи пыли; 4 - шлюзовый питатель пыли; 5 - реакционная камера испарения свинца; 6 - первый плазмотрон; 7 - подача плазмообразующего газа; 8 - подача плазмообразующего газа; 9 - подача воды; 10 - вывод воды; 11 - система улавливания паров свинца и его оксидов; 12 - плазменная дуга; 13 - пыль, без извлеченного свинца; 14 - секторный питатель, регулирующий скорость вращения и обеспечивающий газовый затвор между реакционными камерами; 15 - датчики температуры и уровня очищенной от свинца пыли; 16 - реакционная камера испарения цинка; 17 - второй плазмотрон; 18 - подача плазмообразующего газа; 19 - подача плазмообразующего газа; 20 - подача воды; 21 - вывод воды; 22 - система улавливания паров цинка; 23 - жидкий расплав; 24 - датчики температуры и уровня очищенного от свинца и цинка расплава; 25 - сифон; 26 - расплав, очищенный от цинка и свинца.

Устройство осуществляется следующим образом.

Через бункер (1) подается пыль сталеплавильного производства, ее количество регулируется шнековым питателем (2) с двигателем (3) и шлюзовым питателем (4) и попадает в реакционную камеру испарения свинца. Извлечение свинца из пыли осуществляется за счет использования водоохлаждаемого плазмотрона (6), через который подается плазмообразующий газ (7, 8). Для восстановления свинца в первой печи создается слабо восстановительная атмосфера (не более 60% СО) [Марченко Н.В. Металлургия тяжелых цветных металлов. - Электронные данные. - Красноярск: ИПК СФУ, 2009], в результате испаряются свинец и его оксиды, которые попадают в систему улавливания паров свинца (11). Очищенная от свинца пыль (13) под углом (советующим углу естественного откосу электросталеплавильной пыли) - 51° [Скрябина Л.Я. Атлас промышленных пылей. Части 1-3. 1981 г.]) через секторный питатель, регулирующий скорость вращения и обеспечивающий газовый затвор между реакционными камерами, попадает в реакционную камеру испарения цинка (16). При прохождении через плазменную дугу (12) из нее извлекается цинк, который попадает в систему улавливания паров цинка (22). Очищенный от цинка и свинца расплав направляется в черную металлургию, уловленные цинк и свинец в цветную металлургию.

Пример

Подача газа в камеру осуществляется через плазмотрон системой подачи газа, которая состоит из баллона с газом, системы трубопроводов, редуктора и натекателя. Для визуального контроля процесса имеются смотровые окна, направленные на сопло и поверхность испарителя. В экспериментах, проведенных на установке (фиг. 2), использовали металлургическую пыль с содержанием цинка 12% и свинца 2%. Время проведения эксперимента меняли от 10 до 90 секунд для выявления скорости селективного извлечения свинца и цинка.

Из приведенных на фиг. 1 результатов можно сделать вывод о том, что обработка сталеплавильной пыли плазменной дугой показывает перспективную возможность селективного извлечения цинка и свинца, поскольку при малых временах выдержки степень извлечения выше, чем у цинка.