Способ переработки свинцовосодержащих материалов

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(56) Авторское свидетельство СССР Не 465106, С 22 В 7/02, 1970.(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к переработке вторичного свинецсодержащего сырья, отходов производства свинцовых аккумуляторов и отработанных аккумуляторных батарей.2 Целью изобретения ЯВЛЯСТСЯ ПОВЫШСНИС ВЫХОДЗСпособ переработки свинецсодержащих материалов включаетэлектроплавкуввосстановительной атмосфере с образованием металлического свинца и штейношлака, выпуск штейна-шлака и последующую его гидрогрануляцию. За 3-15 минут до выпуска штеЙношлака подают кислород на границу разделения штейношлаковой и металлической фаз на уровне шлаковой летки в количестве 20-25 л/мин.м 3 расплава, а гидрогрануляцию ведут в присутствии СО 2 и 02 при объемном отношении расплава, воды и газо-воздушной смеси 1(212) (5075). Газо-воздушная смесь содержит мас. 0,5- 5,0 02 и 10-30 СО 2.Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к переработке вторичного свинецсодержащего сырья, отходов производства свинцовых аккумуляторов и отработанных аккумуляторных батарей.Целью изобретения является повышение выхода свинца.К окончанию плавки расплав металлического свинца своим верхним слоем, выше которого находится штейношлаковый расплав, поднимается до уровня шлаковой летки. На этом же уровне расположены электроды и при контакте электродов с металлическим расплавом прекращается электроснабжение. В этот момент в течение 3 -15 минут осуществляют продувку кислородом на границу раздела металлической и штейно-шлаковой фаз на уровне шлаковой летки, после чего сливают штейно-шлаковь 1 й расплав.При продувке кислородом на уровне шлаковой летки происходит окисление сульфидов мышьяка,сурьмы и др. малых примесей, которые концентрируются в нижнем слое штейно-шлака, и частичное окисление свинца в расплаве металлического свинца,что создает условия для реакционного взаимодействияоксида и сульфида свинца с получением металлического свинца и приводит к незначительному повышению извлечения металла в черновой.При последующей гидрогрануляции штейношлакового расплава в присутствии газовоздушной смеси, содержащей 0 2 и СО, растворимые оксиды металлов-примесей (например, мышьяк при продувке окисляется до триоксида) переходят в раствор, тогда как свинец в этих условиях образует нерастворимое комплексное соединение Рв,/(1 Та,К)3 С 1( 04)/3, которое переходит в кек и кек не загрязненный мышьяком, возвращается в шихту электроплавки.Суммарный выход свинца в червовой металл и кек составляет до 98,8 .При продувке расплава менее трех минут при расходе кислорода менее 20 л/мин.м 3 расплава не происходит полного окисления примесных компонентов (мышьяка),который при последующей гидрогрануляции может переходить в кек. Этот кек уже требует захоронения и не перерабатывается с шихтой электроплавки. Это ведет к потерям металла и снижает его общий выход.Продувка расплава более 15 минут и с расходом кислорода более 25 л/мин.м 3 расплава приводит к3 образованию высших оксидов, восстановление которых протекает очень медленно и при гидрогрануляции расплава они могут переходить в раствор, что также снижает содержание свинца в кеке и уменьшает общий выход свинца. Продувка с расходом более 25 д/мин.м 3 расплава приводит к интенсивному барботажу, в связи с Чем заметно увеличивается пылеунос и, как следствие, сокращение выхода свинца.Осуществление гидротермической грануляции водой или оборотным раствором в присутствии газовоздушной смеси, содержащей 0,5-5,0 0, и 10-30 СО, позволяет создать условия, при которых в раствор переходят такие элементы, как натрия, хлор, мышьяк,олово. Свинец и сурьма остаются в небольшом количестве осадка, который может быть направлен в переработку электроплавкой в качестве флюса, что практически исключает потери свинца и сурьмы, и повышает их извлечение в конечный продукт.Содержание в газо-воздушной смеси СО, менее 10 и 0, менее 0,5 не создает условий образования комплексного нерастворимого соединения свинца и он в виде хлорида переходит в раствор, что сокращает суммарный выход свинца в черновой металл и оборотный кек.Содержание в газо-воздушной смеси СО, более 30 и О,более 5 создает кислую среду раствора, в котором растворяются соединения свинца, переходят в раствор и с ним теряются, что снижает выход в конечный продукт.Соотношение расплава, воды и газо-воздушной смеси более 1250 технологически не осуществимо, так как наблюдаются взрывы расплава, сопровождаемые разрушением аппаратуры.Соотношение расплава,водь 1 и газо-воздушной смеси менее 11275 приводит к обогащению смеси кислородом и водяными парами, способствует образованию воднорастворимых соединений свинца и сурьмы, переходу их в раствор, что сокращает содержание их в кеке и общий выход свинца.Предложенный способ переработки свинецсурьмусодержащих материалов был испытан при электротермической переработке свинцово-хлоридных пылей и вторичного свинцово-сурьмяного сырья. Пример 1Для плавки использовали свинцово-хлоридную пыль,содержащую мас. свинец - 40 цинк - 1,8 сурьма- 1,5 олово - 1,7 мышьяк- 0,5 сера - 7,0 хлор - 14,0. 500 г свинцово-хлоридной пыли совместно с карбонатом натрия и углем нагревали в течение 30 мин до 1100 С,выдерживали при этой температуре 27 минут, затем в течение 3 минут проводили продувку расплава кислородом в количестве 25 л/мин.м 3 расплавав минуту(2,5 х 3 мин) на границе раздела металлической и Штейношлаковой фаз. Гидротермическую грануляцию шлакового расплава проводили в течение 5 минут. Условия гидрогрануляции расплава следующие объемное отношение расплава к воде, и газо-воздушной смеси выдерживали равным 1250 (100 мл расплава 200 мл воды 5000 мл газо-воздушной смеси). Содержание в газо-воздушной смеси составило СО 2 - 30 и 02 - 0,5Растворы после гидрогрануляции содержат, г/л менее 0,005 свинца,70 натрия,1 10 хлора и 0,015 мышьяка. Мышьяк практически полностью переходит в раствор и отсутствие его в кеке позволяет получить годный к переработке продукт и вернуть весь кек в шихту электроплавки. Выход свинца в результате плавки и гидрогрануляции увеличивается.Извлечение свинца и сурьмы в черновой металл составляет 97,29 и 96,6.Выход свинца в черновой металл и оборотный кек гидрогрануляции составил 195,52 г или 98,79 от исходного количества, а сурьмы - 98,1.Для плавки использовали малохлористую свинцовую пыль, содержащую, мас. свинца - 80 сурьма - 2,7 олово - 0,3 мышьяк -0,7 сера - 4,1 хлор - 4,7.250 г малохлористой пыли и 21,0 г оборотного кека гидрогрануляции предыдущей плавки совместно с карбонатом натрия и углем нагревали в течение 30 минут до 1 100 С, выдерживали при этой температуре 20 минут,затем в течение 10 минут проводили продувку расплава кислородом с расходом 22 л/м 3 расплава в минуту (0,6 л х 10 мин) на границе металлической и штейно-шлаковой фаз с последующей гидротермической грануляцией щлакового расплава в течение 5 минут. Условия гидрогрануляции расплава были следующие объемное отнощение расплава к воде и газо-воздушной смеси выдерживали равным 110 60 ( 1 00 мл расплава 1000 мл воды 6000 мл газовоздушной смеси).Содержание в газо-воздушной смеси составляли СО 2- 20 0, - 1,0.Всего загружено свинца 200 г в аккумуляторном ломе и 30 г в кеке. Итого 203 г и сурьмы 6,75 г. Растворы после гидрогрануляции аналогичны первому примеру и отсутствие мышьяка в кеке позволяет вернуть его в шихту плавки.Потери свинца и сурьмы с возгонами составили соответственно 1,6 и 1,8. Неучтенные потери 0,5 и 0,9.Извлечение свинца в черновой металл составило 97,0, а в оборотный кек - 0,9. Выход свинца - 97,9,сурьмы - 98,1.Для плавки использовали вторичное свинцовосурьмяное сырье текущего поступления следующего состава, мас, свинец - 50,0 сурьма - 2,1 олово - 1,1 мышьяк - 0,7 сера - 13,4 хлор - 4,2.400 г вторичного свинцово-сурьмяного сырья И 20 г оборотного кека гидрогрануляции предыдущей плавки с карбонатом натрия и углем нагревали в течение 30 мин до 1 100 С, выдерживали при этой температуре 15 минут затем в течение 15 минут проводили продувку расплава кислородом в количестве 25 л/м 3 расплава в минуту(1,75 л х 15 мин), на границе раздела металлической и штейно-шлаковой фаз и проводили гидротермическую грануляцию шлакового расплава в течение 5 минут. Условия гидрогрануляции расплава были следующие объемное отношение расплава к воде И газо-воздушной смеси выдерживали равным 112 100 ( 1 00 мл расплава 1200 мл воды 10000 мл газо-воздушной смеси). Содержание в газо-воздушной смеси составляло СО 10, 02 -5,0.Всего загружено свинца 200 г в свинцово-сурьмяном сырье и 2,0 г в оборотном кеке гидрогрануляции предыдущей плавки. Итого 202 г свинца и 8,4 г сурьмы.Растворы после гидрогрануляции содержат менее 0,005 г/л свинца, 70 г/л натрия И 105 г/л хлора. В кеке мышьяка не обнаружено, т.е. получен продукт, годный для переработки, что повышает выход свинца.В результате плавки получено 211 г черного сплава,содержаЩего 94 свинца и 3,4 сурьмы 15 г оборотного кека, содержащего 15 свинца,10 г возгонов,содержащих 20 свинца.Потери свинца И сурьмы составили соответственно с возгонами 1,0 и 1,5, неучтенные - 0,45 и 0,8. Извлечение свинца в черновой металл составило 97,0. Общее извлечение свинца и сурьмы в черновой сплав И оборотный кек составляет 98,55 И 98,2.Примеры на запредельные значения. Пример 1Для плавки использовали вторичное свинцовосурьмяное сырье текущего поступления следующего состава, мас. свинец - 50 сурьма - 2,1 олово - 1,1 мышьяк - 0,7 сера - 13,4 хлор - 4,2.400 г вторичного свинцово-сурьмяного сырья и 20 г оборотного кека гидрогрануляции предыдущей плавки совместно с карбонатом натрия И углем, нагревали в течение 30 минут до 1100 С, выдерживали при этой температуре 28 минут,затем в течение 2 минут проводили продувку расплава кислородом в количестве 28 л/м 3 в мин. (2,0 л х 2 мин) награнице раздела металлической И штейно-шлаковой фаз и проводили гидротермическую грануляцию шлакового расплава. Условия гидрогрануляции расплава были следующие объемное отношение расплава к воде И газовоздушной смеси выдерживали равным 1 140 (100 мл расплава 2100 мл воды 4000 мл газо-воздушной смеси). Содержание СО, в газо-воздушной смеси составило 8,5 и 02 4,0.При проведении гидрогрануляции произошло разрушение аппаратуры из-за взрывов расплава. Количественную оценку опыта произвести не удалось. Пример 2Составитель Верстка МП КРИЦ,Ответственный заДля плавки использовали вторичное свинцовосурьмяное сырье текущего поступления следующего состава,мас. свинец - 50 сурьма - 2,1 олово - 1,1 мышьяк - 0,7 сера - 13,4 хлор - 4,2. 400 г вторичного свинцово-сурьмяного сырья и 20 г оборотного кека гидрогрануляции совместно с карбонатом натрия И углем, нагревали в течение 30 минут до 1 100 С, вь 1 держивали при этойтемпературе 12 минут, затем в течение 18 минут проводили продувку расплава кислородом в количестве 18 л/м 3 в мин.(1,25 л х 18 мин) на границе раздела металлической и штейно-шлаковой фаз и проводили гидротермическую грануляцию шлакового расплава. Условия гидрогрануляции расплава были следующи объемное отношение расплава к воде И газовоздушной смеси вь 1 держивали равным 113 80 (100 мл расплава 13 00 мл воды 8000 мл газо-воздушной смеси). Содержание СО 2 в газо-воздушной смеси составило 32 И 02 - 7.Всего загружено сурьмы 8,4 г и свинца 200 г в свинцовосурьмяном сырье И 2,0 г в оборотном кеке предыдущей плавки. Итого 210,4 г.В результате плавки получено 205 г чернового металла, содержащего 95 свинца 3,4 сурьмы 15 г оборотного кека, содержащего 10 свинца 25 г возгонов, содержащих 20 свинца.Содержание свинца в растворах гидрогрануляции повышается до 0,05 г/л, что снижает переход его в кек,кроме этого в кеках повышается содержание мышьяка до 0,072 и такой материал не может быть возвращен в шихту электроплавки, а направляется на захоронение,Следовательно, свинец перешедший в кек теряется, что снижает выход его в конечный продукт. Заход свинца в черновой металл составил 89.Таким образом,использование предлагаемого способа переработки свинец-сурьмусодержащих материалов в разработанных условиях, позволяет увеличить общий выход свинца и сурьмы в продукты переработки.Формула изобретения 1. Способ переработки свинецсодержащих материалов, включающий электроплавку в восстановительной атмосфере с образованием металлического свинца И штейно-шлака, выпуск штейно-шлакаи последующую его гидрогрануляцию, отличающийсятем, что, с целью повышения выхода свинца, за 3-15 минут до выпуска штейно-шлака подают кислород на границу разделения штейно-шлаковой и металлической фаз на уровне шлаковой летки в количестве 20-25 л/мин.м 3 расплава, а гидрогрануляцию ведут в присутствии СО 2 и 0 2 при объемном отношении расплава, воды И газо-воздушнойсмеси 1(12) (50 75). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что газовоздушная смесь содержит, мас. 0,5-5,0 02 и 10-30 СО