Способ переработки цинксодержащих шлаков шахтной плавки

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Технической задачей изобретения является устранение перегрева шлака и повышения температуры дутьевого воздуха. Техническим результатом изобретения является устранение перегрева шлака со снижением температуры с 1050-950 С до 820-800 С на выгрузочном конце печи, выработка энергоценного полукокса и горючих газов из дешевого бурого угля путем эндотермической обработки и пиролиза буроугольного топлива отходящими газами реактора, повышения температуры дутьевого воздуха от 300-320 С до 600-650 С путем использования теплоты горения горючих газов, и тем самым исключение из процесса технического кислорода, замена природного газа на полукокс. При использовании в качестве топлива бурого угля экономическая эффективность равна 3000 тг/тч, тем самым годовая эффективность достигается в размере 15,12 млн. тг/год. В таком случае чистая прибыль составляет 4,5 млн. тг.(72) Диханбаев Баянды Ибрагимович Жумабекова Айжан Жанболатовна Рахматулина Айганым Канатовна(73) Акционерное общество Казахский агротехнический университет им. Сакена Сейфуллина(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ ШАХТНОЙ ПЛАВКИ(57) Изобретение относится к цветной металлургии,в частности, к переработке цинксодержащих шлаков шахтной плавки свинцовых концентратов,окисленных цинковых руд, цинксодержащих кеков кислого выщелачивания обожженных цинковых сульфидных концентратов и может быть использовано для переработки цинксодержащих продуктов черной металлургии и для переработки промпродуктов химической промышленности пирометаллургическим способом. Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к переработке цинксодержащих шлаков шахтной плавки свинцовых концентратов,окисленных цинковых руд, цинксодержащих кеков кислого выщелачивания обожженных цинковых сульфидных концентратов и может быть использовано для переработки цинксодержащих продуктов черной металлургии и для переработки промпродуктов химической промышленности пирометаллургическим способом. Известен термический способ, в котором смесь,состоящая из шлака свинцового производства,коксика и корректирующих добавок поступает во вращающуюся печь, где происходит стадии сушки,нагрева, восстановления цинка, декарбонизации известняка и образования клинкера. Нагретый клинкер поступает в реактор кипящего слоя расплава, где происходит плавка в расплаве с догоранием коксика, довосстановлением цинка при температуре 12001400 С и газосодержании(отношение газового объема к объему расплава) 0,6-0,62. Высокотемпературные газы из реактора кипящего слоя расплава поступает во вращающуюся печь, для подогрева исходной смеси,затем, газы направляют в воздухоподогреватель, для нагрева дутьевого воздуха, далее в экономайзер и в рукавные фильтры для улавливания цинковых возгонов. Получаемый расплав идет на производство стройматериалов (Предварительный патент РК 7518. Способ переработки цинксодержащих шлаков. Бюл. 5. 17.05.99. Диханбаев Б.И., Асамбаев Т.К. и др.). Недостатком указанного способа является высокий уровень выноса твердого материала из слоя расплава, достигающий 10-15 и повышенное содержание цинка в получаемом расплаве(0,2-0,3 ). Наиболее близким к заявляемому объекту является способ,согласно которому полидисперсный шлак нагревается в пересыпающемся слое вращающейся печи в потоке закрученных газов генерированные в циклонной части реактора инверсии фаз, и последовательно обрабатывается в слое инверсии фаз при газосодержании 0,63-0,80 при температуре 12001400 С. В результате чего уменьшается выброс твердого материала из слоя до 3-5 и снижается содержание цинка в расплаве до 0,17-0,27 (Патент РК 13915. Способ переработки цинксодержащих продуктов. Бюл. 22, 21.05.02. Диханбаев Б.И., Жарменов А.А. и др.). К числу недостатков известного способа относятся 1. Перегрев и окомкование шлака на выгрузочном конце вращающейся печи(9501050 С), в результате интенсификации теплообмена между закрученным потоком реакторных газов и ссыпающимся в обратном направлении нагретым шлаком печи, который ведет к нарушению теплового режима и частым остановкам установки. 2. Невысокий температурный уровень газов в загрузочном конце печи недостаточный для нагрева воздуха в воздухоподогревателе выше 300320 С, что в свою очередь требует обогащения дутьевого воздуха техническим кислородом. 3. Использование в качестве топлива природного газа, что не позволяет эксплуатировать данную установку в регионах, где отсутствует природный газ. Технической задачей изобретения является устранение перегрева шлака и повышения температуры дутьевого воздуха. Поставленные задачи решаются тем, что выработкой энергоценного полукокса и горючих газов из дешевого бурого угля путем эндотермической обработки и пиролиза буроугольного топлива отходящими газами реактора достигается устранение перегрева шлака, а повышения температуры дутьевого воздуха достигается путем использования теплоты горения горючих газов. Техническим результатом изобретения является устранение перегрева шлака со снижением температуры с 1050-950 С до 820-800 С на выгрузочном конце печи, выработка энергоценного полукокса и горючих газов из дешевого бурого угля путем эндотермической обработки и пиролиза буроугольного топлива отходящими газами реактора, повышения температуры дутьевого воздуха от 300-320 С до 600-650 С путем использования теплоты горения горючих газов, и тем самым исключение из процесса технического кислорода, замена природного газа на полукокс. В предлагаемом способе смесь полидисперсного шлака и гранул бурого угля через шлакозагрузочную трубку 7 поступает в печь 2,которая активизируется при помощи привода 8, где нагревается в пересыпающемся слое вращающейся печи закрученным потоком отходящих газов реактора 1 не содержащим кислорода (СО, СО 2, Н 2,Н 2 О, 2). В результате эндотермической обработки гранул бурого угля окислительными компонентами газов (СО 2, Н 2 О), физическая теплота газов превращается в химическую энергию горючих газов,со снижением температуры отходящих газов реактора на выгрузочном конце вращающейся печи 3 с 1400-1500 С до 950-1000 С. При этом параллельно с пиролизом угля протекают основные реакции процесса ССО 22 СО - 172 кДж/моль СН 2 ОСОН 2 - 136 кДж/моль В результате устраняется перегрев шлака на выгрузочном конце вращающейся печи, из бурого угля вырабатывается более энергоценный продукт полукокс с температурой 800-820 С и горючие газы,состоящие из продуктов реакции (1, 2) и летучих компонентов выделившихся при пиролизе бурого угля. Смесь шлака и полукокса обрабатываются в слое расплава с инверсией фаз, при температуре расплава 12001400 С и газосодержании слоя 0,630,80, до остаточной концентрации цинка в шлаке 0,17-0,27. Горючие газы дожигаются на входе в воздухоподогреватель 5 до температуры 850-900 С,при этом температура дутьевого воздуха повышается до 600-650 С, до уровня, достаточного для проведения восстановительной плавки в реакторе без обогащения дутьевого воздуха техническим кислородом. Возгоны цинка направляются в рукавные фильтры, а расплав с реактора идет на производство стройматериалов. Замена природного газа на буроугольный полукокс позволит эксплуатировать установку в регионах где отсутствует природный газ. Пример. В предлагаемом способе смесь полидисперсного шлака и гранул бурого угля класса крупности 6-13 мм, состава, вуглерод С-23,влага -15,2, зола А-18,9, летучие вещества -43,0 нагревается в пересыпающемся слое вращающейся печи закрученным потоком отходящих газов реактора не содержащим кислорода (СО, СО 2, Н 2,Н 2 О, 2). В результате эндотермической обработки гранул бурого угля окислительными компонентами газов (СО 2, Н 2 О), физическая теплота газов превращается в химическую энергию горючих газов, со снижением температуры отходящих газов реактора на выгрузочном конце вращающейся печи с 1400-1500 С до 800-820 С. При этом параллельно протекает пиролиз угля с получением полукокса с характеристиками, вС-57,34, Н-0,89, 2-0,49,-0,41, О 2-2,1, -5,89, А-28,08, -4,7. Смесь шлака и полукокса обрабатывается в слое расплава с инверсией фаз, при температуре расплава 12001400 С и газосодержании слоя 0,63-0,80, до остаточной концентрации цинка в шлаке 0,17-0,27. Горючие газы дожигаются и на входе в воздухоподогреватель до температуры 850-900 С, при этом температура дутьевого воздуха повышается до 600-650 С, до уровня, достаточного для проведения восстановительной плавки в реакторе без обогащения дутьевого воздуха техническим кислородом. Возгоны цинка направляются в рукавные фильтры, а расплав с реактора идет на производство стройматериалов. Замена природного газа на буроугольный полукокс позволит эксплуатировать установку в регионах где отсутствует природный газ. При использовании в качестве топлива бурого угля экономическая эффективность равна 3000 тг/тч, тем самым годовая эффективность достигается в размере 15,12 млн. тг/год. В таком случае чистая прибыль составляет 4,5 млн. тг. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ переработки цинксодержащих шлаков шахтной плавки,включающий нагрев полидисперсного шлака и эндотермической обработки бурого угля в потоке закрученных газов в пересыпающемся слое вращающейся печи, с последовательной обработкой продуктов в слое инверсии фаз при газосодержании 0,63-0,80,отличающийся тем, что при эндотермической обработки гранул бурого угля закрученным потоком реакторных газов в пересыпающемся слое,физическое тепло газов преобразует в химическую энергию горючих газов с выработкой полукокса путем пиролиза и служат энергетически ценным топливом при последовательной восстановительной плавке полидисперсного шлака в реакторе инверсии фаз, а горючие газы используют как топливо для повышения температуры дутьевого воздуха.