Способ переработки пиритного огарка
Патент 1002378
Авторы
Способ переработки пиритного огарка
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТЬРСКЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советсиик
Социалистическик
Республик (ц)1002378
{6I ) Дополнительное к авт. саид-ву{22) За«ено 31.12.81 {21) 3372962/22-02 (53}M. Кд. с присоединением заявки М
С 22 В 1/08
С 22 В 5/04
Гвсударстааллыл квинтет
СССР (23) Приоритет
Опубликовано 07 03 83. Бюллетень М 9
Дата опубликования описания 10 .03.83 ао делам изабрателкй и окрытий (53) УДК 669..046 ° 462 (088.8) А .А (72) Авторы изобретения.А. Вертман, В. В. Добролюбов, и Б.Т. Васильев (71) Заявитель
{54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПИРИТНОГО ОГАРКА нефтью или мазутом, нагрев смеси в присутствии соляной кислоты до 850950ОС с получением магнетита и возгонкой хлоридов металлов (1 ).
Недостатками способа являются про. ведение стадий нагрева и восстановления в разных аппаратах и при различных режимах, что приводит к потерям с пылью 5-10 материала и увеличивает эрозию оборудования.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки пиритного огарка, включающий последовательные операции смешения пиритного огарка с раствором хлористого кальция, окомкование смеси, сушку и нагрев полученных окатышей во вращающейся печи с улавливанием выделяющихся летучих хлоридов цветных металлов 2). Основной продукт переработки - железорудные окатыши, используются в доменной плавке.
Изобретение относится к способам переработки пиритного огарка и может быть использовано в металлургии.
Пиритные .огарки являются обременительным отходом сернокислотного про5 изводства но вместе с тем представляют собой ценное комплексное сырье.
Средний состав пиритных огарков отечественных заводов приведен ниже:
Железо 51-583 Го
Медь 0,30-0,823
Свинец 0,10-0,553
Цинк 0,68-1,303
Мышьяк 0,10-0,253
Золото 1,0-2,2 г/т
Серебро 5,5-25 г/т
Прочие 0,3ь
В настоящее время до 603 образующих пиритных огарков используются как добавка в производстве цемента, го что приводит к безвозвратныи потерям ценных компонентов.
Известен способ переработки огарка, включающий смачивание огарка
Новиков,. В.Ф. риков
3 10023
Недостатками способа является невозможность переработки по данному способу пиритных огарков отечественных заводов, отличающихся меньшим содержанием железа и большим содержанием мышьяка.
Цель изобретения — упрощение процесса и повышение его эффективности путем получения готового продукта в виде расплава железа с одновременным извлечением цветных и благородных металлов.
Цель достигается тем, что пиритный огарок смешивают с раствором хлористого кальция, окомковывают и до- 15 бавляют в смесь 30-403 порошка ферросилиция, содержащего 50-80 кремния, а также ферромагнитные материалы, составляющие 20-701 от массы перерабатываемого огарка, полученную шихту нагревают в герметичной емкости в течение 15-150 мин до 15801700ОС, причем до 1000OС нагрев ведут при скорости 80-500 С/мин, далее . со скоростью 160-200 С/мин, поддерживая давление в емкости 0,1-1,1 атм, с получением несмешивающихся расплавов железа и шлака и газовой фазы, выпускаемых раздельно.
Целесообразно в качестве ферромаг- ЗО нитных материалов использовать лом черных металлов, который не находит применения из-за содержания в нем цинка и свинца.
Использование ферросилиция в ка- З5 честве восстановителя оправдано, так как реакция его взаимодействия с окислами железа в огарке экзотермична и уменьшает расход тепла на нагрев шихты. 40
Целесообразность выбранных интервалов проведения процесса объясняется следующим. !
Выбранные пределы по ферросилицию (35-451) определяются стехиометрическим отношением реакции силикотермиI ческого восстановления. фероомагнитные материалы увеличивают электропроводность шихты при ин- о дуктивном бесконтактном нагреве,что определяет нижний предел (204). При увеличении количества ферромагнитных материалов (более 703) материалоемкость процесса возрастает, что услож- 5 няет технологию. При уменьшении количества ферромагнитных материалов (менее 203) необходимо увеличить частоту
78 4 электроколебаний, что приводит к удорожанию процесса.
Время нагрева шихты (15-150 мин) находится в обратно пропорциональной зависимости от количества вводимого исходного ферромагнитного материала.
Температура процесса (1580- 1700 С) определяется температурой плавления конденсированных фаз (металла и шлака). Нижний предел определяется температурой плавления металла, а верхний — температурой плавления шлака.
Нижний предел давления P = 0,1 ати обусловлен возможностями оборудования. Снижение давления ниже 0,1 ати увеличивает стоимость оборудования.
Увеличение рабочего давления более
1,1 ати увеличивает температуру начала возгонки примесей и снижает эффективность экстракции.
Используя известные преимущества индукционного нагрева, система на
1-ой стадии нагрева в короткое время вводится в оптимальный режим работы, и интервал скорости нагрева (80500 С/мин) на этой стадии будет определяться производительность аппарата.
Достаточно высокая скорость нагрева на 2-ой стадии (160-200 С/мин) определяется стремлением снизить тепловые потери и емкость печи.
Способ осуществляют следующим образом.
Образующийся в процессе обжига пирита горячий огарок смешивают с порошком ферросилиция и увлажняют раствором хлористого кальция. Охлажденную шихту подают на обжиг в герметичную емкость (индукционную печь), куда предварительно загружен ферромагнитный материал (например, лом черных металлов). Нагрев порошкообразной шихты осуществляют в электромагнитном поле за счет нагрева ферромагнитных материалов. При нагреве происходит одновременная сушка шихты и разложение хлористого кальция с образованием летучих хлоридов цветных металлов.
Одновременно происходит возгонка металлического мышьяка из его соединений с металлами, так как нагрев ведут без доступа воздуха. Образующиеся газообразные продукты, содержащие только хлориды цветных металлов, отводят в емкость, которая может быть вакуумирована для более полного извлечения, и далее подвергаS 1002 ют переработке по известному способу с извлечением цветных и благородных металлов.
Пр: подъеме температуры до 12501300 С кремний ферросилиция вступает в экзотермическую реакцию с окисью железа бгарка. В результате резко увеличивается температура и образуются две несмешивающиеся фазы - жидкого железа и шлака, которые выпускаются из печи раздельно. Далее полученный расплав железа может быть использован после соответствующей обработки, например, для литья чу. гунных труб, находящих широкое приме- 1 нение в хозяйстве.
Пример 1. Утилизируется пиритный огарок, содержащий в 1 т
814 кг Fe О>, меди 3,0 кг, свинца 20
1,0 кг, цйнка 8,6 кг, мышьяка 1,8 кг, золота 1, 2 г, серебра 18, 3 r Ca0
40 кг, SiO 110 кг, серы (общей)
21,6 кг. Для восстановления 814 кг
Fe 0 требуется 214 кг кремния или 2S
285 кг ФС-75 (ферросилиция). В результате реакции образуется 570 кг железа и 71 кг железа переходит из
ФС (итого 641 кг). Для обеспечения прогрева шихты в нее вводится 700 кг зе стружки, обрези и прочего лома, т.е. всего образуется стали 1341 кг. Для получения в готовой продукции требуемого содержания кремния (4) дополнительно вводится 69 кг ФС-45, т.е. всего образуется 1400 кг стали при расходе 345 кг ФС-45. При расходе
CaCRz 30 кг/т пиритных огарков дополнительно вносится 15,3 кг СаО, итого в шихте 55,3 кг СаО. Помимо 110 кг
Si0 из пиритного огарка в шлак переходит 458 кг SiO . Итого в шлаке содержится 568 кг Si0 и 55,3 Са0 при массе шлака 623 кг. Состав подобного шлака: Si02 91,24;СаО 8,8 .Темпера43 тура плавления более 1700 С. Для снижения температуры плавления в шлак целесообразно ввести глинозем в виде нефелина или шамота в количестве
77 кг. В этом случае количество шлака возрастает до 700 кг. Для нагрева
1,4 т стали и 0,7 т шлака, т.е. всего 2, 1 т до 1650 С требуется 2, 1 10 1,65-10 0,3 = 1,04 ) 0 ккал тепла, тогда как реакция восстановления
Ге О вносит 814-.712 = 0,580:10 ккал.
Недостающее количество тепла — 0,460)
«1О ккал или 535 квт.ч должно быть введено за счет индукционного нагре378 Ь ва. Скорость нагрева до 1000 С
500 С/мин, далее 160 С/мин.
При разложении 30 кг СаИ всего образуется около 10 м хлоридов, в то время как при обжиге во вращающихся печах по прототипу расход природного газа составляет 240 м /т пиритного огарка и образуется 1620 м продуктов горения, т.е. по предложена ному способу дебит газоочистки в
162 раза меньше. Расплав стали и шлака выводится из печи раздельно. При науглероживании 1,4 т стали до 4,03 образуется 1458 кг чугуна, пригодного для получения 1,4 т чугунных труб.
Пример 2. В герметичной печи нагревается смесь, содержащая 1 т пиритного огарка, 450 кг порошка фер росилиция, содержащего 47,53 кремния и 500 кг лома черных металлов, а также СаС1 - 30 кг. При соединении индуктора печи с источником питания нагревается лом черных металлов, равномерно распределенный по объему шихты. Нагрев осуществляется изменением мощности и частоты источника питания .со скоростью 80 С/мин до достижения средней температуры смеси 1000 С. При этой температуре начинают выделяться в газовую фазу хлориды цветных и благородных металлов, и смесь выдерживают в течение 15 мин под давлением О, 1 ати.
Время выдержки определяется количеством выделяющихся газов. После прекращения газовыделения в локальный объем печи вводится максимальная мощность и инициируется саморас. пространяющаяся реакция восстановления. После завершения реакции восстановления к индуктору подводится максимальная мощность, обеспечивающая полное расплавление шихты и разделение металла и шлака. Скорость нагрева 180 С/мин. Иэ пиритного огарка, содержащего 81,43 Ге20 (574 железа) в металлическую фазу переходит
570 кг железа,из ферросилиция
236 кг, иэ лома - 500 кг, всего
1306 кг. Жидкий металл выпускается в ковш, куда предварительно.эагружены ферросплавы и пакеты угля. В результате введения добавок образуется чугун, содержащий 2,0-2,3Ô Si, до 1,03 Мп и 4,0-4,34С, а масса металла возрастает до 1400 кг. Одновременно получают хлориды цветных и благородных металл в - 10 м .
1002378
Формула изобретения
Составитель A. Кальницкий
Редактор О. Юркова Техред Т.Иаточка Корректор Г ° Огар
Тираж 625 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1I3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 1732/11
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Пример 3. В герметичной печи нагревается смесь, содержащая 353, ферросилиция с содержанием кремния
61,13, лома черных металлов - 203 на 1 т пиритного огарка и 30 кг CaC0 $
В связи с малым содержанием ферро.магнитного материала нагрев смеси даже при максимальной мощности продолжается 150 мин до достижения температуры 1000-1100 С. Нагрев продолжается со скоростью 100 С/мин до полного прекращения газовыделения, далее со скоростью 200 С/мин до полного расплавления и разделения шихты.на металл и шлак. Дальнейшие операции те we, что и в примерах 1 и 2.
Иеталла образуется из огарка
570 кг, из ферросилиция - 136 кг, из лома - 200 кг, всего - 906 кг. Одновременно выделяется 10 м хлоридов 20 цветных и благородных металлов.
Предложенный способ позволяет получать готовый продукт в виде расплава железа, а не окатышей (по прототипу), требующих дальнейшей переработ- 2s . ки в доменных печах. Из расплава данного состава могут быть получены чугунные трубы, допускающие существенно большое содержание примесей.
Способ позволяет, используя сили- щ котермическое восстановление, являющееся беэгазовым, снизить объем очищаемых газов, состоящих из хлоридов цветных и благородных металлов, в
110- 150 раз по сравнению с прототипом.
Результаты процесса мало зависят от колебаний состава огарка и наличия в шихте повышенного количества
СаО; S10, равно как и от более низкого содержания железа в сырье, что позволяет расширить виды используемого сырья и перерабатывать бедные по составу огарки (по сравнению с прототипом). Изобретение позволяет также перерабатывать при обжиге значительное количество загрязненного лома беэ ухудшения качества металлопродукции; совместить сушку шихты с хлорированием и экстракцией цветных, металлов, что исключает дополнительную стадию сушки и упрощает процесс; экономить расход тепла на нагрев шихты за счет утилизации тепла реакции силикотермического восстановления.
1. Способ переработки пиритного огарка, включающий смешение огарка с раствором хлористого кальция, нагрев смеси и улавливание хлоридов цветных металлов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения процесса и .повышения его эффективности путем получения готового продукта в виде расплава железа с одновременным извлечением цветных и благородных металлов, в шихту до= полнительно вводят 35-453 порошка ферросилиция, содержащего 50-803 кремния и 20-704 ферромагнитных материалов от массы перерабатываемого огарка, нагрев полученной шихты осуществляют в герметичной емкости в течение 15- 150 мин до температуры
1580- 1700 С, причем до 1000 С нагрев ведут со скоростью 80-500 С/мин, далее со скоростью 160 200 С/мин, поддерживая в емкости. давление 0,11,1 ати, с получением несмешивающихся расплавов железа и шлака и газовой фазы, выводимых из емкости раздельно.
2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве ферромагнитных материалов используют лом черных металлов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Англии У 1236345, кл. С 1 А, 1963.
2. Mineral Proc. k Ext. Hetallurgy, 1968, ч. 78 (Фирма Ково-Сейко).