СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНК- И МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ СВИНЦОВЫХ КЕКОВ И ПЫЛЕЙ

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНК- И МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ СВИНЦОВЫХ КЕКОВ И ПЫЛЕЙ 


RU (11) 2150520 (13) C1

(51) 7 C22B7/00, C22B13/02 

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

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

(21) Заявка: 98121146/02 
(22) Дата подачи заявки: 1998.11.24 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.11.24 
(45) Опубликовано: 2000.06.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2086681 C1, 10.08.1997. RU 2123059 C1, 10.12.1998. SU 1252374 A1, 23.08.1986. SU 804705, 15.02.1981. SU 197957, 09.06.1967. GB 1577106, 15.10.1980. US 3451806, 24.06.1969. US 4115109, 19.09.1978. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "Челябинский электролитный цинковый завод"; Открытое акционерное общество "Институт ГИНЦВЕТМЕТ" 
(72) Автор(ы): Гейхман В.В.; Тарасов А.В.; Казанбаев Л.А.; Бессер А.Д.; Козлов П.А.; Чинкин В.Б.; Соколов О.К.; Калнин Е.И. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Челябинский электролитный цинковый завод"; Открытое акционерное общество "Институт ГИНЦВЕТМЕТ" 
Адрес для переписки: 454106, г.Челябинск, Свердловский тракт 24, АООТ "Челябинский электролитный цинковый завод" 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНК- И МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ СВИНЦОВЫХ КЕКОВ И ПЫЛЕЙ 

Способ относится к области цветной металлургии, к производству свинца, в частности к переработке свинцовых промпродуктов. В исходный материал - медьсодержащий свинцовый кек или пыль добавляют оксид железа до весового соотношения железа к цинку 1,1-1,2:1, определяют в шихте весовое содержание углерода и весовое соотношение свинца к меди, рассчитывают требуемое содержание в шихте углерода (по сухому) по формуле при весовом соотношении в шихте свинца к меди менее 40:1. при весовом соотношении в шихте свинца к меди больше или равно 40:1 где К = 2,7, сравнивают исходное содержание углерода в шихте с его расчетным значением и, если расчетное значение превышает исходное, в шихту добавляют углерод до расчетного содержания, а если исходное содержание углерода превышает расчетное, то шихту дополнительно подвергают термообработке при температуре 650-750°С с последующим проведением электроплавки шихты с получением чернового свинца, штейна и шлака и перед выпуском последнего в расплав вводят углерод в количестве до 2% от веса шихты, способ позволяет уменьшить расход реагентов, упростить переработку, извлечь медь, золото, серебро, цинк и снизить температуру прокалки. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области цветной металлургии, к производству свинца, в частности к переработке свинцовых промпродуктов.

Известен способ переработки свинцовых кеков цинкового производства путем подачи их на агломерацию в шихту со свинцовыми концентратами, флюсами с дальнейшей плавкой агломерата в шахтной печи с получением чернового свинца (В. Я. Зайцев, Е.В. Маргулис: Металлургия свинца и цинка. / М.: Металлургия, 1985 г.). Недостатком указанного способа является низкое извлечение свинца в черновой металл -75% и ограничение дозировки свинцовых кеков в шихту агломерации (не более 3-5%) в связи с ухудшением качества агломерата.

Известен способ переработки свинцовых цинксодержащих кеков и пылей ("Цветные металлы", N 6, 1990 г., с. 29 - 30), когда кеки и пыли подвергаются гидрометаллургической переработке, которая заключается в их щелочном выщелачивании для извлечения в раствор свинца и последующем электролизе раствора с получением катодной свинцовой губки. Щелочному выщелачиванию свинца предшествует отмывка материала от сульфатной серы в замкнутом цикле с регенерацией промывного раствора известью.

Катодную свинцовую губку затем плавят под слоем щелочи с получением товарного свинца. Полученный остаток (кек) от щелочного выщелачивания свинцового кека подают совместно с сульфидным цинковым концентратом на обжиг в голову цинкового производства. Отход производства - известково-гипсовый кек.

Недостатками известного способа являются:

- неизвлечение в товарную продукцию благородных металлов, которые остаются в кеках от выщелачивания;

- неизвлечение меди по тем же причинам;

- высокий выход промпродуктов и отходов производства (0,72 т/т свинца);

- наличие стоков;

- получение большого количества баластных оборотов, не содержащих сульфидной серы (в виде кека от выщелачивания), подаваемых на обжиг совместно с сульфидными цинковыми концентратами.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки свинцового кека, включающий прокалку кеков при температуре 750 - 800oC, последующее смешение прокаленных кеков с натрийсодержащим флюсом и восстановителем, электроплавку полученной смеси (см. патент Российской Федерации RU 2086681 C1; C 22 B 7/00, 13/02).

Недостатками указанного способа являются:

- использование при электроплавке большого количества кальцинированной соды и щелочи;

- получение медь - и цинксодержащего шлако-штейнового расплава;

- необходимость проведения операций грануляции выщелачивания шлако-штейнового расплава и упаривания растворов от выщелачивания для регенерации твердой щелочи (NaOH), используемой при электроплавке;

- потери меди в связи с ее переходом на 85-95% в остаток от вельцевания - клинкер (при вельцевании шлако-штейна);

- необходимость проведения операции каустификации огарка.

Заявляемый способ позволяет:

- исключить использование кальцинированной соды и щелочи;

- исключить операции выщелачивания и упаривания растворов, связанных с регенерацией щелочи;

- извлечь медь на 90-91% в товарный медный штейн;

- извлечь золото и серебро на 90-92% в товарный золото- серебряный сплав (сплав Доре);

- извлечь цинк на 97 - 97,5% в высокоцинковистые шлаки, содержащие 24 -25% цинка и только 3% свинца, что обеспечивает при вельцевании получение высококачественных цинковых возгонов;

- снизить температуру прокалки.

Технологический процесс по заявленному способу является чисто пирометаллургическим, в связи с чем какие-либо стоки отсутствуют.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки свинцовых цинк- и медьсодержащих кеков и пылей согласно изобретению в исходный материал добавляют оксид железа до весового соотношения железа к цинку 1,1-1,2: 1, определяют в шихте весовое содержание углерода и весовое соотношение свинца к меди, рассчитывают требуемое содержание в шихте углерода (по сухому), сравнивают исходное весовое содержание углерода в шихте с его расчетным значением и при превышении расчетного значения над исходным в шихту добавляют углерод до расчетнного содержания, а при превышении исходного содержания углерода над расчетным шихту дополнительно подвергают термообработке при температуре 650-750oC с последующим проведением восстановительно-реакционной электроплавки шихты с получением чернового свинца, штейна и шлака, а перед выпуском последнего в расплав вводят углерод в количестве до 2% от веса шихты. При весовом соотношении в шихте свинца к меди менее 40: 1 расчетное количество углерода в шихте определяется по формуле:

,

где K = 2,7 - коэффициент окислительно-восстановительного потенциала.

При весовом соотношении в шихте свинца к меди, большем или равном 40:1, расчетное количество углерода в шихте определяется по формуле:

,

где K = 2,7- коэффициент окислительно-восстановительного потенциала.

Сущность заявляемого способа состоит в следующем.

Свинцовые цинк- и медьсодержащие кеки и пыли подвергаются восстановительно-реакционной электроплавке с получением чернового свинца, штейна и шлака. При этом количество углерода в шихте, необходимое для проведения плавки, рассчитывается по формуле:

,

где K = 2,7 - коэффициент окислительно-восстановительного потенциала.

Для обеднения шлака по свинцу перед его выпуском в расплав вводят углерод в количестве до 2% от веса шихты. В случае, если содержание углерода в шихте меньше расчетного, в нее добавляют углерод до расчетного значения; если содержание углерода в шихте больше расчетного, ее подвергают предварительной термообработке при температуре 650-750oC с доведением содержания углерода в шихте до расчетной величины.

Если содержание меди в шихте по отношению к свинцу мало (более 40:1), то она практически не требует увеличения содержания углерода в шихте и медь из расчетной формулы исключается.

Для более полного извлечения цинка в шлак в состав шихты добавляется оксид железа до весового соотношения железа к цинку 1:1, 2:1. Полученный в результате плавки черновой свинец рафинируется известными традиционными способами, штейн, содержащий 40-50% меди, перерабатывается в медеплавильном производстве, шлак поступает в вельц-печь или шлаковозгоночную установку (фьюминг) для извлечения цинка.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами осуществления способа.

Пример 1 (см. таблицу опыты N 1 и N 3).

1000 г свинцового кека состава, %: свинец 38,8, медь 5,4, цинк 10,8, железо 0,9, сера общая 15,1, в ней сера сульфидная 7,3%, серебро 0,55 г при отсутствии углерода (опыт N 1) проплавили, не получив в результате разделения продуктов плавки. К кеку этого же состава добавили оксид железа в виде железной руды в количестве 177,6 г (железа в ней 109,8 г) (см. опыт N 3), доведя соотношение железа к цинку до (9 + 109,8)/108 = 1,1.

Затем определили весовое соотношение свинца к меди:

388/54= 7,2 < 40

Рассчитали требуемое для проведения плавки содержание в шихте углерода по формуле:





Добавив в шихту углерод, получили его содержание (см. опыт N 3)



Провели электротермическую плавку, добавив перед окончанием плавки углерод в виде коксовой мелочи в количестве 2% (240 г) от веса шихты.

В результате плавки получили:

- черновой свинец в количестве 349,1 г, содержащий 99,8% свинца, 0,2% меди и 0,535 г серебра;

- штейн в количестве 104,5 г, содержащий 27,7% свинца, 46,9% меди, 3,2% цинка, 19,4% серы, 0,014 г серебра;

- шлак в количестве 429,4 г, содержащий 2,5% свинца, 1% меди, 24,5% цинка, 26,9% железа и 0,4% серы.

При этом извлечение металлов из кека составило в %:

в черновой свинец:

свинца - 89,8

меди-1,3

серебра - 97,3

в штейн:

свинца - 7,5

меди - 90,9

серебра - 2,5

в шлак:

свинца - 2,7

меди - 7,8

цинка - 97,3

серебра - 0,2

Пример 2 (см. таблицу опыты N 14 и 15)

1000 г свинцовых пылей состава, %: свинца 41,6, меди 1, цинка 12, железа 1,2, углерода 5 проплавляли, не получив разделения продуктов плавки (см. опыт N 14).

Затем к пылям этого же состава добавили железа в виде окисленной железной руды в количестве 194,1 г (железа в ней 120 г), доведя соотношение железа к цинку до (1,2+120)/120= 1,1.

Затем определили весовое соотношение свинца к меди

416/10=41,6 > 40

Рассчитали требуемое для проведения плавки содержание в шихте углерода по формуле:





Определили, что требуется прокалка, поскольку содержание углерода превышает необходимое расчетное содержание 50 г > 10 г.

Провели прокалку шихты при температуре 650 - 750oC. При этом получили следующий состав прокаленной шихты (свинцово-цинковая пыль и железная окисленная руда):

углерод 10:(960+194,1-7,2)=0,9%

соответственно, в %:

свинец - 36,2

медь - 0,9

цинк - 10,4

железо - 11,4

сера общая - 8,2

сера сульфидная - 0,1

(см. опыт N15)

Провели электротермическую плавку. В результате плавки получили черновой свинец, штейн и шлак с распределением металлов по продуктам плавки, в %, указанных в таблице 1 (см. опыт N 15) с показателями по извлечению и содержанию свинца, меди и цинка в продуктах плавки, близких к тем же показателям, указанным в примере 1.

Была проведена серия опытных плавок различного исходного сырья, такого как: свинцового кека влажностью 6-8%; свинцового кека с добавлением окисленной железной руды; предварительно прокаленного свинцового кека при температуре 650 - 750oC с добавлением железной руды, подсушенного до влажности 6-8% свинцового кека после горячего сернокислотного выщелачивания с добавлением окисленной железной руды, свинцово-цинковых пылей (в т.ч. прокаленных) с добавлением окисленной железной руды.

Результаты серии опытных плавок, направленных на выявление оптимальных условий проведения заявленного способа приведены в таблице.

Экспериментально установлено, что для оптимального проведения процесса плавки коэффициент окислительно-восстановительного потенциала К = 2,7. При К>2,7 (опыт N 9) снижается извлечение меди в штейн, при К<2,7 (опыт N 8) снижается извлечение свинца в металл и при низких его значениях (опыт N 2) металлическая свинцовая фаза вообще отсутствует.

При переработке свинцового кека без добавления железной руды (опыт N 1) нет разделения продуктов плавки. При добавлении железной руды в весовом соотношении железо к цинку, равном 1:1 (опыт N 12) имеет место плохое разделение штейна и шлака.

При весовом соотношении железа к цинку, равном 1,1-1,2:1, когда К = 2,7, имеет место высокое извлечение цинка в шлак (опыт NN 3, 7, 10, 11, 13) при высоком извлечении свинца в черновой металл и меди в штейн. При малом содержании меди, когда весовое соотношение свинца и меди находится на уровне 40: 1 и больше, наблюдается большой переход меди в металлическую свинцовую фазу (опыты NN 4 и 5). При этом увеличение содержания в шихте углерода не влияет на результаты плавки. При изменении соотношения свинца к меди в меньшую сторону по сравнению 40:1 переход меди в штейн существенно увеличивается (опыт N 6).

Таким образом, как видно из приведенных данных, заявляемый способ позволяет комплексно перерабатывать свинцовые медь- и цинксодержащие кеки и пыли, извлекая из них металлы в твердые продукты. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ переработки цинк- и медьсодержащих свинцовых кеков и пылей, включающий смешение с восстановителем, термообработку и электроплавку с получением чернового свинца, штейна и шлака, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют углерод, в исходный материал добавляют оксид железа до весового соотношения железа к цинку 1,1 - 1,2 : 1, определяют в шихте весовое содержание углерода и весовое соотношение свинца к меди, рассчитывают требуемое содержание в шихте углерода (по сухому), сравнивают исходное весовое содержание углерода в шихте с его расчетным значением и при превышении расчетного значения над исходным в шихту добавляют углерод до расчетного содержания, а при превышении исходного содержания углерода над расчетным шихту дополнительно подвергают термообработке при температуре 650 - 750oC, с последующим проведением восстановительно-реакционной электроплавки шихты с получением чернового свинца, штейна и шлака, а перед выпуском последнего в расплав вводят углерод в количестве до 2% от веса шихты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при весовом соотношении в шихте свинца к меди менее 40 : 1 расчетное содержание углерода в шихте определяют по формуле



где k = 2,7 - коэффициент окислительно-восстановительного потенциала.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при весовом соотношении в шихте свинца и меди больше или равном 40 : 1 расчетное содержание углерода в шихте определяют по формуле



где k = 2,7 - коэффициент окислительно-восстановительного потенциала.


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