Способ переработки оксидной цинксодержащей руды

(51) 22 19/04 (2006.01) С 22 В 19/06 (2006.01) С 22 В 5/06 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ и уменьшение продолжительности отгонки цинка в газовую фазу. Поставленная задача достигается тем, что переработка оксидной цинксодержащей руды в присутствии кокса электроплавкой, согласно изобретению проводится в температурном интервале 1900-2200 С в присутствии 10-12 мас. нитрата кальция. Техническим результатом является - повышение комплексности использования сырья за счет извлечения кремния и кальция в товарные продукты и уменьшение продолжительности отгонки цинка в газовую фазу. Способ позволяет- уменьшить продолжительность отгонкив возгоны от 90 до 45 минут (т.е. в 2 раза)- увеличить степени комплексности использования сырья за счет извлечения кальция и кремния в товарную продукцию- карбид кальция с литражом 270- 290 л и ферросилиций марки ФС 25.(72) Шевко Виктор Михайлович Капсалямов Бауыржан Ауесханович Колесников Александр Сергеевич Картбаев Смаил Картбаевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОКСИДНОЙ ЦИНКСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ(57) Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к переработке оксидной цинксодержащей руды. Задачей изобретения является повышение комплексности использования сырья за счет извлечения кремния и кальция в товарные продукты 22186 Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к переработке оксидной цинксодержащей руды. Известен способ переработки оксидной цинксодержащей руды вельцеванием в присутствии кокса. Способ предусматривает извлечение в газовую фазуи Р. Несмотря на довольно высокое извлечение в возгоны цветных металлов(94-95, -92-96), вельцевание характеризуется большим расходом кокса (до 55 от массы руды) и практически полным переходом ,и Са в отвальный продукт- клинкер Абдеев М.А.,Колесников А.В., Ушаков Н.Н. Вельцевание цинксвинецсодержащих материалов.М. Металлургия, 1985, с.120. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ переработки оксидного сырья электроплавкой в присутствии кокса. Процесс проводится при температуре, не превышающей 1450 С, с извлечением 98,2 и 97,2 РЬ в газовую фазу и до 70 - в чугун Лакерник М.М. Электротермия в металлургии меди, цинка и свинца- М. Металлургия, 1964. с.283. Способ имеет следующие недостатки- низкая комплексность использования сырья, в частности, почти полный переходи Са в отвальный продукт- шлак- большая продолжительность отгонки(не менее 90 мин). Задачей изобретения является повышение комплексности использования сырья за счет извлечения кремния и кальция в товарные продукты и уменьшение продолжительности отгонки цинка в газовую фазу. Поставленная задача достигается тем, что переработка оксидной цинксодержащей руды электроплавкой в присутствии кокса, согласно изобретению проводится в температурном интервале 1900-2200 С в присутствии 10-12 ма. нитрата кальция. Техническим результатом является - повышение комплексности использования сырья за счет извлечения кремния и кальция в товарные продукты и уменьшение продолжительности отгонки цинка в газовую фазу. Увеличение температуры процесса от 1400-1450 до 1900-2200 С позволяет уменьшать продолжительность отгонкиот 90 до 45 минут и способствует извлечению кальция в карбид кальция,а кремния - в металлизированный сплав. Введение в состав шихты нитрата кальция позволяет получить карбид кальция по реакции(3)28262 при более низкой температуре (уже в верхней части ванны), в сравнении с реакцией СаО 3 ССаС 2 СО. Так, из изменения энергии Гиббсаследует, что в температурном интервале 600-1000 С образования карбида кальция из нитрата кальция и углерода изменяется от 1072 до 1299 кДж/моль СаС 2(т.е. равновесие реакций сильно сдвинуто вправо),тогда как карбид кальция из СаО и С может быть получен при Т 1828 С. При 1900 Собразования СаС 2 из нитрата кальция составляет 2 2252 кДж/моль, тогда как из СаО-только 15,2 кДж/моль. Карбид кальция не является инертным по отношению к оксидам цинка и кремния. При этом его восстановительная способность выше восстановительной способности углерода. Так,теоретическая температура восстановленияизуглеродом по реакции ,полученная из расчета , составляет 942 С, а восстановленияпо реакции 3232-652. Подобная картина наблюдается и для восстановления кремния из 2 по реакции 2222 3222324. В присутствии углерода температура начала восстановлениясоставляет 1669 С, а СаС 2 начинает восстанавливатьиз 2 при 1563 С. Поэтому образующийся из (3)2 карбид кальция еще в верхних горизонтах печи способен восстанавливать , а по мере продвижения шихты к подэлектродному пространству (зоне формирования основного количества карбида кальция) карбид кальция взаимодействует с 2 с образованием элементного кремния, который вместе с железом формирует ферросилиций. Опыты по электротермической переработке оксидной цинксодержащей руды проводили в одноэлектродной электропечи с регулируемой (от 0 до 40 кВт) мощностью. Электроплавку шихты проводили в графитовых тиглях высотой 28-30 см и внутренним диаметром 20 см. Масса проплавляемой шихты составляла 6-8 кг. Крупность шихтовых компонентов составляла 3-8 мм. Температуру в печи измеряли вольфрам-рениевой термопарой, которая располагалась с внешней стороны графитового тигля. (Перевод температуры внешней поверхности тигля на действительную температуру внутри тигля производился по предварительно построенной калибровочной линии). Регулирование температуры процесса проводили посредством мощности,подаваемой в печь, и положением электрода. После электроплавки тигель охлаждался в течение 12-14 часов, извлекался из печи и разламывался. Продукты плавки - шлак, карбид кальция,ферросилиций взвешивались и анализировались на, , . Качество карбида кальция определялось его литражом, т.е. количеством ацетилена,образующимся при разложении 1 кг карбида кальция водой. В качестве оксидной цинксодержащей руды использовали оксидную карбонатную руду Ачисайского месторождения (Южно- Казахстанская область), содержащую 10,80,81422,48,4 С 3,6 123 5,6 2,остальное 2, 2. Безводный нитрат кальция содержал основного вещества 98,8. Кокс содержал 86,4 С 1,6 Н 2 О 0,5 и 11,5 золы. Количество кокса в шихту добавлялось из расчета полного восстановления карбонатов , , , ,оксида кремния до элементных, карбоната и нитрата кальция- до карбида и 3- до . Результаты плавок приведены в таблице, из которой следует, что при увеличении температуры до 1900 С наблюдается уменьшение продол 22186 жительности перехода цинка в газовую фазу от 90 до 45 минут и значительное извлечение кальция в карбид и кремния в ферросилиций. В присутствии 10-12 нитрата кальция высокая степень отгонкинаблюдается в течение 45 минут. При этом степень перехода Са в товарный продукт- карбид кальция (с литражом 270-290 л) составила 90- 92,4,а кремния в ферросилиций марки ФС 25- 88,390,2. Таблица Результаты электроплавки оксидной цинксодержащей руды- уменьшить продолжительность отгонкив возгоны от 90 до 45 минут (т.е. в 2-раза)- увеличить степени комплексности использования сырья за счет извлечения кальция и кремния в товарную продукцию - карбид кальция с литражом 270-290 л и ферросилиций марки ФС 25. Степень извлечения Са в карбид кальция, 0,6 88,3 80,3 72,8 84,6 90,0 92,4 92,8 78,4 82,1 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ преработки оксидной цинкосдержащей руды электроплавкой в пристуствии кокса,отличающийся тем, что электроплавка проводится в температурном интервале 1900-2200 С в присутствии нитрата кальция, количество которого составляет 10-12 от массы руды.