СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАМОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАМОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА


RU (11) 2017840 (13) C1

(51) 5 C22B7/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5000676/02 
(22) Дата подачи заявки: 1991.07.11 
(45) Опубликовано: 1994.08.15 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Заявка Японии N 61-174341, кл. C 22B 7/00, 1985. 
(71) Заявитель(и): Быстров В.П.; Салихов З.Г.; Федоров А.Н.; Дитятовский Л.И. 
(72) Автор(ы): Быстров В.П.; Салихов З.Г.; Федоров А.Н.; Дитятовский Л.И. 
(73) Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью - Научно- экологическое предприятие "ЭКОСИ" 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАМОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА 

Использование: цветная металлургия, переработка отходов с извлечением цветных металлов. Сущность: шламы, флюсы и углеродсодержащий восстановитель загружают на поверхность ванны оксидного расплава, в расплав и над расплавом непрерывно подают кислородсодержащее дутье, плавку ведут при 1200 - 1400 °С. Количество кислорода в дутье, подаваемом в расплав, составляет 1,0 - 1,8 от теоретически необходимого для окисления углерода загрузки до оксида углерода (II), количество углеродсодержащего восстановителя в загрузке составляет 1,0 - 1,2 от теоретически необходимого для восстановления оксидов цинка, меди, кобальта и никеля загрузки до металлов с образованием оксида углерода (II), а также поддержания теплового баланса процесса. Над расплавом подают 0,4 - 1,0 теоретически необходимого для окисления углерода и водорода загрузки до оксида углерода (IV) и воды количества кислорода. Возможна подача в расплав углеродсодержащего топлива, при этом количество кислорода в дутье, подаваемом в расплав, составляет 1,0 - 1,7 от теоретически необходимого для окисления углерода загрузки и дутья до оксида (II) и водорода до воды. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам переработки промышленных и бытовых отходов и может быть использовано в цветной металлургии для переработки вторичного сырья.

Известен способ переработки шламов, содержащих цветные металлы, включающий загрузку шламов, флюсов и углеродсодержащего восстановителя их восстановительную плавку с получением шлака, металлического сплава и газообразных продуктов. В соответствии с этим способом-прототипом шламы электролитического рафинирования меди подвергают восстановительной плавке. В качестве восстановителя используют углеродсодержащие агенты в количестве 1-4 мас.% шлама. Флюсующими добавками служат Si-содержащие соединения и известь.

Недостатком способа-прототипа является то, что в ходе переработки из него извлекаются только цветные металлы, которые имеют высокое давление паров металлов или соединений. В то же время в шламах гальванического производства содержатся в виде оксидов никель, медь и другие ценные компоненты. В стоимостном выражении они могут превалировать над извлекаемыми в возгоны цинком, свинцом, кадмием и индием. При наличии органической фракции в шламах происходит ее частичное разложение и удаление с газами, нередко с образованием канцерогенов, например бензопирена.

Цель изобретения - повышение комплексности использования сырья.

Поставленная цель достигается тем, что загрузку шламов, флюсов и восстановителя осуществляют на поверхность оксидного расплава, плавку ведут при 1200-1400оС при подаче кислородсодержащего дутья в расплав и над расплавом, причем количество кислорода в дутье, подаваемом в расплав, поддерживают из расчета 1,0-1,8 от теоретически необходимого для окисления углерода в загрузке до окиси углерода (II), количество кислорода в дутье над расплавом поддерживают из расчета 0,4-1,0 от теоретически необходимого для окисления углерода и водорода органической составляющей загрузки до оксида углерода (IV) и воды, количество углеродсодержащего восстановителя в загрузке поддерживают из расчета 1,0-1,2 от теоретически необходимого для восстановления оксидов цинка, меди, кобальта и никеля в загрузке до металлов.

Кроме того, в расплав подают совместно с кислородсодержащим дутьем углеродсодержащее топливо в количестве, необходимом для поддержания теплового баланса, причем количество кислорода в дутье поддерживают из расчета 1,0-1,7 от теоретически необходимого для окисления углерода в загрузке и дутье до оксида (IV) и воды.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что шламы, восстановитель и флюсы, необходимые для шлакообразования, подергают пирометаллургической переработке в барботажном агрегате типа печи Ванюкова. При этом за счет подбора условий процесса (состав газовой фазы, температура, дутьевой режим) достигается восстановление оксидов до металлов и возгонка летучих металлов и соединений. В результате цинка, свинец, кадмий, висмут удаляются с газами, барботирующими расплав, а никель, кобальт и медь, восстанавливаясь, образуют капли сплава металлов, оседающие в шлаке, образованном компонентами шлама и флюсами. На подине металлургического агрегата они формируют слой сплава, который самостоятельно или совместно с шлаком выпускают из металлургического агрегата. В последнем случае шлак и сплав могут быть разделены в отдельном агрегате, например электропечи. Сплав может подвергаться самостоятельной переработке с получением товарной продукции, например мельхиора, и может быть направлен на последнюю стадию конвертирования сульфидного медно-никелевого сырья. Газы, содержащие пары цинка, свинца, висмута, их соединений и других летучих компонентов, а также продукты разложения органической составляющей шламов и механический пылевынос подвергают обработке кислородсодержащим дутьем с полным окислением всех органических соединений до двуокиси углерода и воды. Из полученных газов возгоны цветных металлов достаточно эффективно могут быть уловлены существующим газоочистным оборудованием с последующим получением товарной продукции. При этом основную роль в дожигании органики играет температура процесса, величина которой, при достаточном количестве кислорода в дутье на дожигании обеспечивает полноту окисления органической составляющей до оксида углерода (IV) и воды. Получаемые в процессе шлаки нетоксичны и могут быть использованы в производстве строительных материалов.

Способ осуществляют следующим образом.

Шламы гальванического производства с восстановителем и флюсы загружают в металлургический агрегат, например печь Ванюкова, на поверхность шлакового расплава, барботируемого кислородсодержащим дутьем. Возможна предварительная подготовка сырья к плавке, включающая его сушку и окатывание или брикетирование с восстановителем и флюсами для снижения пылеуноса. За счет поддерживания определенного отношения кислорода в дутье к теоретически необходимому происходит неполное окисление углерода загрузки с созданием необходимого кислородного потенциала плавки (соотношения CO2/CO) по реакциям

2C + O2 = 2CO (1)

C + O2 = CO2 (2) и одновременно восстановление цветных металлов по реакциям

Cu2O + CO = Cu + CO2 (3)

NiO + CO = Ni + CO2 (4)

ZnO + C = Zn + CO (5) и т.д.

Летучие цветные металлы и их соединения, а также продукты неполного разложения органики и часть загружаемых металлов увлекаются технологическими газами и уносятся с ними. В непосредственной близости от поверхности расплава через специальные фурмы подается кислородсодержащее дутье. За счет подачи достаточного количества кислорода и оптимальной температуры процесса удается полностью очистить компоненты органической составляющей до оксида углерода (IV) и воды. Соединения цветных и редких металлов: цинка, свинца, висмута, индия и др. достаточно хорошо улавливается из газов существующими способами, поэтому газы, направляемые в атмосферу, не представляют экологической опасности. В то же время восстановительно-барботажный процесс обеспечивает достаточно полное извлечение летучих соединений в газы, т.е. высокую комплексность использования сырья. Этому способствует и то, что медь, никель и кобальт, восстанавливаясь, переходят в сплав. Образующиеся частицы этих металлов коалистируются в барботируемом газами оксидном расплаве и оседают, образуя данный сплав на медно-никелевой основе. Шлак формируется за счет оксидных компонентов, шлама и флюсов, количество и состав которых выбирается таким, что шлак имеет достаточно низкую температуру плавления и вязкость, а также состав, обеспечивающий минимальные потери цветных металлов. Из металлургического агрегата шлак выпускают непрерывно через сифон или по мере накопления через шпуры. Сплав металлов выпускают через шпур или совместно с шлаком с последующим разделением в электроотстойнике. Его направляют либо на самостоятельную переработку с извлечением цветных металлов, либо на переработку по другим известным способам, например, на последний этап конвертирования медно-никелевых штейнов. Уловленные возгоны цветных металлов также могут быть переработаны известным способом.

П р и м е р 1. На плавку в опытную печь Ванюкова подавались шламы гальванического производства состава, мас.%: CuO 12,0, NiO 5,46; CoO 0,3; Fe2O3 16,2; S 4,33 (сульфатная); Cr2O3 2,4; MgO 5,6; PbO 2,23; CdO 0,15; ZnO 5,74; CaO 24,3; Al2O3 4,2; органической фракции - 12,7% (средний состав C6H5); остальное - прочие. Печь представляет собой кессонированный агрегат с площадью пода в сечении фурм 0,7 м2. Исходные данные шихтовались с флюсом-песком, содержащим 95%, окатывались и загружались в печь. Влажность шламов 8-12%. Загрузка шихты проводилась на поверхность оксидного расплава, в который через фурмы подавалось дутье с содержанием кислорода 65-95%. Содержанием кислорода в дутье регулировали температуру процесса. Над поверхностью шлакового расплава для дожигания продуктов неполного сгорания органики и возгоняемых сульфидов цветных металлов через фурмы подавали технический кислород. Температуру процесса (расплава в зоне подачи в него кислорода) контролировали периодическим погружением термопар. Производительность по загрузке шламов во всех опытах составляла 1 т/ч. Газы очищались от пыли в электрофильтрах и системе мокрой газоочистки. Шлак выпускался через сифон в электроотстойник. Сплав выпускали через шпур на подине печи. Продукты плавки анализировали на содержание цветных металлов.

Для восстановления оксидов меди, никеля, цинка, свинца и кадмия, содержащихся в шламах по расчетам, требуется 0,04 т/ч углерода в загрузке. С учетом необходимости поддержания теплового баланса печи помимо содержащейся в загрузке органики потребовалась загрузка 50 кг/ч коксика, содержащего 80% углерода. В опытах количество коксика варьировали и оно составило по предлагаемому способу до 90 кг/ч, что обеспечивало устойчивую работу процесса и соответствует заявляемым пределам. При этом следует заметить, что органика, содержащаяся в шламах, играет и роль восстановителя соединений цветных металлов.

Шлак содержал 30-32% SiO2; 18-23% CaO; 16-18 FeO; 4-5% Al2O3; 7-9% (MgO + Cr2O3). При работе по предлагаемому способу в нем было 0,2-0,4% никеля; 0,3-0,5% меди; 1-2% цинка; 0,02-0,04% Co; следы свинца и кадмия. Сплав металлов содержал 50-60% меди; 20-25% никеля; 1-2% кобальта; 0,2-0,3% свинца; 10-15% железа; 1-2% серы. Возгоны содержат 40-50% цинка; 18-20% свинца; 1,5-2,6% кадмия.

Результаты опытов приведены в табл. 1, где представлены также результаты переработки шламов данного состава в вельц-печи по способу-прототипу. По сравнению со способом-прототипом не только достигнуто повышение извлечения свинца, цинка, кадмия, но и дополнительно извлекаются медь, никель и кобальт. Кроме того, предлагаемый способ более экологичен.

П р и м е р 2. Переработке подвергались в той же печи шламы указанного состава. Вместо коксика через специальные трубки в фурмах для подачи кислорода в качестве восстановителя и коксика подавался природный газ (98,5%). Производительность по шламам составляла 1 т/ч.

Результаты работы приведены в табл. 2. Количество природного газа во всех опытах составляло 50 нм3/ч, что с учетом органической составляющей соответствовало Qпруг.вх/Qтуг.вх = 1,1.

Соотношение Vнпр/Vнт во всех опытах поддерживалось равным 0,7 и подача кислорода над расплавом составляла 260 нм3/ч. Температура процесса составляла 1280-1300оС. Результаты работы приведены в табл. 2. Анализ табличных данных показывает, что и в этом случае наилучшие показатели достигнуты при работе по предлагаемому способу в заявляемых пределах.

Использование предлагаемого способа позволяет: обеспечить комплексность использования сырья, извлекая ряд цветных металлов: никель, медь, кобальт в сплав, пригодный для дальнейшей переработки; создать экологически чистую технологию переработки шламов гальванического производства, исключающую образование токсичных отходов; повысить извлечение в возгоны из сырья данного типа: цинка - на 7,0-12,2%; свинца - на 17-20%; кадмия - на 13,7-25,3% . 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАМОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА, включающий загрузку шламов, содержащих соединения цветных металлов и органическую составляющую, флюсов и углеродсодержащего восстановителя, их восстановительную плавку с получением шлака, металлического сплава и газообразных продуктов, отличающийся тем, что, с целью повышения комплексности использования сырья, загрузку шламов, флюсов и восстановителя осуществляют на поверхность расплава, плавку ведут при 1200 - 1400oС при подаче кислородсодержащего дутья в расплав и над расплавом, причем количество кислорода в дутье, подаваемом в расплав, поддерживают из расчета 1,0 - 1,8 от теоретически необходимого для окисления углерода в загрузке до оксида углерода (II), количество кислорода в дутье над расплавом поддерживают из расчета 0,4 - 1,0 от теоретически необходимого для окисления углерода и водорода органической составляющей загрузки до оксида углерода (IV) и воды, количество углеродсодержащего восстановителя в загрузке поддерживают из расчета 1,0 - 1,2 от теоретически необходимого для восстановления оксидов цинка, меди, кобальта и никеля в загрузке до металлов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в расплав совместно с кислородсодержащим дутьем подают углеродсодержащее топливо в количестве, необходимом для поддержания теплового баланса, причем количество кислорода в дутье поддерживают из расчета 1,0 - 1,7 от теоретически необходимого для окисления углерода в загрузке и дутье до оксида (IV) и воды.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru