Способ переработки оксидной цинксодержащей руды

(51) 22 19/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, к пирометаллургической переработке цинксодержащей оксидной руды. Задачей изобретения является разработка способа переработки оксидной цинксодержащей руды,обеспечивающего увеличение уровня комплексной переработки. Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе переработки оксидных цинксодержащих руд электроплавкой, согласно изобретению, процесс проводят с одновременным получением в электропечи карбида кальция,ферросилиция и цинксодержащих возгонов при отношении /2 в шихте, равном 1,8-3,2. Предлагаемое нами техническое решение позволяет увеличить уровень комплексной переработки сырья до 66,3-66,9 с получением качественной продукции.(72) Шевко Виктор Михайлович Бишимбаев Валихан Козыкеевич Сержанов Галымжан Мендикараевич Колесников Александр Сергеевич Тулеев Мустафа Азатович(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОКСИДНОЙ ЦИНКСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, к пирометаллургической переработке цинксодержащей оксидной руды. Известен способ переработки цинксодержащих оксидных руд Ачисайского месторождения пирометаллургическим способом - вельцеванием Абдеев М.А., Колесников А.В., Ушаков Н.Н. Вельцевание цинксодержащих материалов. - М. Металлургия, 1985.-120 с., заключающийся в восстановительном обжиге руды в присутствии 7-55(от массы руды) коксовой мелочи при температуре в реакционной зоне 1200-1250 С с извлечением в возгоны 95-98 ,и . Недостатком известного способа является низкий уровень комплексной переработки сырья, представляющий отношение суммы степеней извлечения основных металлов (, , , , , ) в целевую продукцию к максимально возможной сумме степеней извлечения металлов. При вельцевании он составляет 95,296,3(РЬ)98/810010036,1. Такой низкий уровень комплексной переработки сырья объясняется тем, что при вельцевании 80-85 рудного сырья, загружаемого в печь, переходит в отвальный продукт - клинкер,переработка которого сопряжена с дополнительными затратами и увеличением себестоимости переработки руды. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является пирометаллургический способ,заключающийся в плавке руды в электропечи в присутствии кокса при температуре 1400-1450 С Лакерник М.М. Электротермия в металлургии меди,свинца и цинка. - М. Металлургия. 1971 Недостаток этого способа заключается в низком уровне комплексной переработки руды. Так, из 8 основных элементов руды (, , , , , , , ) с учетом степени извлечения в целевые продукты(98,5 в возгоны, 97 Р в возгоны, 98 в возгоны, 10 в сплав, 0,8 кремния в сплав) уровень комплексной переработки руды составляет только(98,597,098,0100,8)/ 810010038,03, где 8 число основных элементов. Низкий уровень комплексной переработки руды по прототипу связан с тем, что целевым назначением этого процесса является максимальное извлечение только цветных металлов (, и ). Добиться более высокого уровня комплексной переработки руды по прототипу невозможно в виду того, что количество восстановителя, вводимого с шихтой, рассчитывается только на восстановление и небольшого количества (8-10)- железа (без какого - либо избытка). При количестве кокса, больше стехиометрически необходимого для восстановления отгоняемых металлов (,и ) и восстановления небольшого количества железа, происходит частичное восстановление , , Са, пары которых,конденсируясь совместно с , загрязняют его, ухудшая при этом качество продукции. Особенностью процесса является также то, что для поддержания температуры ванны на уровне 1400- 1500 С отношение /2 должно составлять 0,8-1,4. В противных случаях возрастает тугоплавкость шихты, вязкость расплава,скорость восстановления , ,и уменьшается уровень комплексной переработки сырья. Задачей изобретения является разработка способа переработки оксидной цинксодержащей руды,обеспечивающего увеличение уровня комплексной переработки. Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе переработки оксидных цинксодержащих руд электроплавкой, согласно изобретению, процесс проводят с одновременным получением в электропечи карбида кальция,ферросилиция и цинксодержащих возгонов при отношении /2 в шихте, равном 1,8 - 3,2. Реализация изобретения,заключающаяся в одновременном получении из руды карбида кальция,ферросилиция и отгонкиосуществляется в соответствии с реакциями.СО 232211229. (4) Реакция 1 (по расчету энергии Гиббса) начинается при Т 924 С, вторая реакция при Т 1179 С, а реакция 3- при Т 1818 С. Т.е. реализация задачи изобретения во многом зависит от процесса образования карбида кальция, как процесса, протекающего при высокой температуре. Создать высокую температуру (18001900 С) в электропечи возможно, если использовать тугоплавкую шихту,взаимодействие между компонентами в которой происходит в присутствии дугового разряда. В противном случае дуга, горящая на расплавленную шихту(без укрытия),будет способствовать интенсивному испарению компонентов шихты и продуктов ее взаимодействия (, СаС 2) в газовую фазу. Кроме легковосстанавливаемых соединений , ,и , руда содержит также трудновосстанавливаемые оксиды СаО и 2. От отношения основного оксида (СаО) к кислому (2) зависит тугоплавкость шихты. В частности, из диаграммы состояния системы СаО 2 следует, что при отношении /2,7 (СаО 63, 237) температура плавления шихты составляет менее 1800 С. Совместное (одновременное) восстановление , , иимеет ряд позитивных моментов в сравнении с индивидуальным. Так, образующийся ферросилиций способен восстановитьизпо реакции 332(5) уже при 580 (т.е. температура начала восстановленияв сравнении с реакцией 1 уменьшается на 444 градуса). При увеличении температуры до 1900 С равновесие этой реакции значительно смещается вправо. Так, т 0 этой реакции при 1800 С составляет -453,33 кДж/моль. Карбид кальция, образующийся по реакции 3, способен восстанавливать смесь из 2 и 23 допо реакции 3,5 СаС 232,5233,5 СаО 37 СО Из таблицы следует, что уровень комплексной переработки сырья и технологические показатели процесса, качество получаемой продукции зависят от отношения в шихте /2. При плавке руды (при отношении /2 в шихте 3,3), несмотря на то, что уровень комплексной переработки сырья составляет 66,5, в печи формируются некондиционные(негостированные) ферросилиций с содержанием только 13,2(вместо 19 по ГОСТ 1415-93) и карбид кальция с литражом 232 л/кг (вместо необходимого 240 л/кг по ГОСТ 1460-81). Поэтому условия опыта 1 не соответствуют необходимому качеству продукции. При отношении /2 в шихте 1,8-3,2 (опыты 2-4) уровень комплексной переработки сырья составляет 66,3-66,9. При этом получены качественные продукты (карбид кальция литражем 256-268 л/кг и ферросилиций марок ФС 20(19,8), Ф 25(24,) и ФС 45 (43,2. При уменьшении отношения /2, в шихте до 1,5 (опыт 5) вследствии увеличения легкоплавкости шихты и нестабильности работы дуги на расплав, происходит уменьшение степени переходав ферросплав и Са в карбид. При этом уровень комплексной переработки сырья уменьшился до 61,9, а литраж карбида кальция за счет возрастания в нем СаО и 2 снизился до 203 л/кг. По этой же причине произошло уменьшение степени переходав ферросплав до 50,4. За счет этого вместо прогнозируемой марки ферросилиция ФС 50 получен ферросилиций марки ФС 45 (43,8). То есть оптимальным отношением в шихте /2,при котором наблюдается высокий уровень комплексной переработки сырья (с получением качественной продукции) составляет 1,8-3,2. Таблица Результаты опытов по электроплавке оксидной цинксодержащей руды месторождения Ачисай Состав шихты,от массы Степень извлечения,руды Кокс Технологическая реализация предлагаемого способа осуществлялась с использованием обожженной оксидной цинксодержащей руды месторождения Ачисай (20,2 1,0 0,3 0,3 б 30,523 30,0 а, 12,4 5,9 А 23 7,42 0,8 С 2 0,2 Н 2)- кварцита (972, 0,7 СаО, 0,7 А 23,0,823, 0,3, 0,2 Н 2, 0,3- прочие) Все шихтовые компоненты использовались фракции 5-10 мм. Перемешанная шихта массой 1-1,2 кг загружалась в разогретый графитовый тигель (-8,5 м и-20 м), находящийся на подине однофазной одноэлектродной печи. Диаметр графитированного электрода равнялся 4 см. Печь питалась от однофазного трансформатора ОСУ-80 с регулятором мощности от 0 до 80 кВт. После проведения электроплавки тигель разламывался. Продукты плавки взвешивались и анализировались (ферросплав на содержаниепикнометрическим способом, карбид кальция на литраж - объем выделяющегося ацетилена при разложении карбида кальция водой (в пересчете на 1 кг карбида кальция. В продуктах плавки при помощи растрового электронного микроскопа -6490(, Япония) и атомно-адсорбционным методом на приборе -1 определялось также содержание , , , . Продолжительность каждой плавки составляла 60 минут. Результаты плавок приведены в таблице. Без марки ФС 20 ФС 25 ФС 45 ФС 50 Прототип)- уровень комплексной переработки сырья Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет увеличить уровень комплексной переработки сырья от 38,1 до 66,3-66,9 (т.е. в 1,74-1,76 раз по сравнению с прототипом) при получении качественной продукции. Способ переработки оксидной цинксодержащей руды электроплавкой в присутствии кокса,отличающийся тем, что процесс проводят с одновременным получением в электропечи карбида кальция, ферросилиция и цинксодержащих возгонов при отношении /О 2 в шихте, равном 1,8-3,2. Верстка Темиров О.С. Корректор Каримова С.Ж.