Результат интеллектуальной деятельности: Шихта для вельцевания цинксодержащих материалов

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке цинковых кеков вельцеванием.

Известна шихта для вельцевания, включающая окисленную цинковую руду 3-15%, известняк 3-6%, цинковый кек 56-65%, твердый углеродистый восстановитель - остальное (см. патент №2122595 от 27.11.1998 г., кл. C22B 19/38).

Недостатком указанной шихты является использование для вельцевания материала с низким содержанием свинца 3-5%, находящегося в форме карбоната, что снижает эффективность вельцевания и возгоночную способность печи.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шихта для вельцевания цинксодержащих материалов, выбранная в качестве прототипа, включающая коксик и антрацит (твердые восстановители), цинковый кек при следующем соотношении, мас. %: коксик 12-17; антрацит 12-17; цинковый кек - остальное.

Недостатки этой шихты - низкая возгоночная способность печи и низкое извлечение свинца в возгоны.

Технический результат изобретения - повышение возгоночной способности печи (сумма свинца и цинка в кг, возгоняемых с одного м³ объема печи в сутки) и повышение извлечения свинца в возгоны. Поставленная цель достигается тем, что в состав известной шихты, содержащей цинковый кек и твердый углеродистый восстановитель, дополнительно вводится свинеццинксодержащий сульфидный материал при следующем соотношении компонентов, мас. %: свинеццинксодержащий сульфидный материал - 3÷7; цинковый кек - 63÷68; твердый углеродистый восстановитель - остальное.

В цинковом кеке свинец содержится в форме сульфата и при загрузке в вельц-печь в зоне разложения сульфатов в присутствии восстановителя переходит в металлический свинец, который при температуре вельцевания (до 1300°C) находится в расплавленном состоянии и может полностью перейти в возгоны (температура начала возгонки свинца - 900°C, p=1 атм при Tкип.=1437°C).

Расплав свинца препятствует обновлению поверхности частиц шихты при вельцевании, увеличивает сопротивление поверхностного слоя и снижает скорость реакции возгонки цинка.

Ввод в шихту свинеццинксодержащего сульфидного материала, содержащего 48-55% PbS, который при вельцевании практически полностью возгоняется (Т=937°C), позволяет интенсифицировать возгонку свинца и цинка за счет диффузии их в газовый поток, пронизывающий шихту - «транспорт потоком носителя».

Возгонка свинца в верхней зоне позволяет снизить концентрацию возгоняемых материалов в реакционной (средней) зоне, где имеет место наиболее интенсивная возгонка цинка.

В результате в нижней зоне печи (зона формирования клинкера) получаем «сухой» обесцинкованный и обессвинцованный продукт.

Предложенная шихта для вельцевания испытана в промышленных условиях. Испытания показали, что при снижении содержания в шихте свинцинксодержащего сульфидного материала менее 3% снижается возгоночная способность печи и имеет место низкое извлечение свинца.

При повышении содержания в шихте свинеццинксульфидного материала более 7% не увеличивается положительный эффект. При снижении количества цинкового кека менее 63% снижается производительность вельц-печи по цинку и незначительная общая возгоночная способность. При повышении количества цинкового кека более 68% не повышается извлечение свинца.

Для сравнения проводили опыт по прототипу без добавки в шихту свинеццинксодержащего сульфидного материала.

Пример

В качестве компонентов шихты использовали свинеццинксодержащий сульфидный материал (свинцовый концентрат) состава, мас. %: свинец - 44.3, цинк - 16.8, железо - 7.9, сера сульфидная - 7.1; цинковый кек состава, мас. %: цинк - 22.8, свинец - 2.5, сера сульфидная - 1.1, железо - 23.1; твердый углеродистый восстановитель - состава, мас. %: углерод - 75.8, зола - 19.7, летучие - 4.5.

Цинковый кек, твердый углеродистый восстановитель и свинеццинксодержащий сульфидный материал загружали в смесительный барабан. Шихту после смешения направляли на вельцевание в вельц-печь (длина печи - 60 м, диаметр печи - 4 м). Вельцевание вели при температуре в реакционной зоне печи 1250°C.

В таблице приведены варианты составов предлагаемой шихты и для сравнения состав шихты прототипа.

Как видно из данных, приведенных в таблице 1, при использовании предлагаемой шихты для вельцевания возгоночная способность вельц-печи увеличивается с 169 до 188 кг/м³⋅сут, извлечение свинца в возгоны увеличивается с 85 до 91%.