Агрегат для переработки пылевидного свинец- и цинксодержащего сырья

(51)62719/02 НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Гринин Юрий Александрович Оспанов Нурлан Мусагалиевич Поляков Иван Петрович Ушаков Николай Николаевич Сапрыгин Анатолий Федорович Слободкин Леонид Владимирович(73) Государственное предприятие Восточный научно-исследовательский горно-металлургический институт цветных металлов(56) Слободкин Л.В. Новая технология на свинцовом заводе УКСЦК // Цветные металлы, 1987,9,с. 20-22(54) АГРЕГАТ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПЫЛЕВИДНОГО СВИНЕЦ- И ЦИНКСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ(57) Изобретение относится к цветной металлургии,преимущественно к устройствам для переработки пылевидного свинец- и цинксодержащего сырья, в котором могут присутствовать медь и благородные металлы. Для повышения прямого извлечения свинца в металл с одновременным сокращением расхода электроэнергии. Агрегат для переработки пылевидного свинеци цинксодержащего сырья включает плавильную камеру прямоугольного сечения с горелочным устройством, газоохладитель, перегородку, отделяющую плавильную камеру от газоохладителя, электропечь, отделенную от плавильной камеры перегородкой, кессонированный пояс, устройства для выпуска продуктов плавки, подину, при этом отношение разности уровней нижних кромок перегородок к расстоянию от свода плавильной камеры до нижней кромки перегородки, отделяющей электропечь от плавильной камеры, составляет 0,150,29, а отношение расстояния от нижней кромки этой перегородки до подины к разности уровней нижних кромок перегородок составляет 1,252,10. Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить пылеунос шихты, тем самым повысить прямое извлечение свинца в металл, сократить расход электроэнергии. 8705 Изобретение относится к цветной металлургии,Для повышения прямого извлечения свинца в преимущественно к устройствам для переработки металл с одновременным сокращением расхода пылевидного свинец- и цинксодержащего сырья, в электроэнергии в известном агрегате для переракотором могут присутствовать медь и благородные ботки пылевидного свинец- и цинксодержащего сыметаллы. рья, включающем вертикальную плавильную камеру Известен агрегат для переработки свинцового и прямоугольного сечения с горелочным устройством,свинцово-цинкового сырья во взвешенном состоянии газоохладитель, перегородку, отделяющую плавиль(патент РК 322, С 22 В 13/02, 1993) ную камеру от газоохладителя, электропечь, отдеАгрегат содержит вертикальную плавильную ленную от плавильной камеры перегородкой, кессокамеру прямоугольного сечения с горелочным уст- нированный пояс, устройства для выпуска продуктов ройством, отверстие для вывода газов, общую с пла- плавки, подину, согласно изобретению отношение вильной камерой и электропечью подину, отделен- разности уровней нижних кромок перегородок к расную от последней охлаждаемой перегородкой, кес- стоянию от свода плавильной камеры до нижней сонированный пояс, патрубок для вывода паров кромки перегородки, отделяющей электропечь от цинка и свинца, устройство для выпуска продуктов плавильной камеры, составляет 0,15-0,29, а отношеплавки. ние расстояния от нижней кромки этой перегородки При этом отношение площади внутреннего ра- до подины к разности уровней нижних кромок перебочего пространства электропечи на уровне нижней городок составляет 1,25-2,10. кромки охлаждаемой перегородки к площади рабоБлагодаря поддержанию в агрегате отношения чего пространства всего агрегата на уровне выпуска разности уровней нижних кромок перегородок к расшлака составляет 0,41-0,70. стоянию от свода плавильной камеры до нижней Недостатком данного агрегата является боль- кромки перегородки, отделяющей электропечь от шой пылеунос шихты из плавильной камеры с газо- плавильной камеры, равным 0,15-0,29, при взвевой фазой, что в конечном счете приводит к значи- шенной плавке шихты обеспечивается наиболее тельному уменьшению прямого извлечения свинца в полная десульфуризация материала с увеличением черновой металл. температуры оксидного расплава, поступающего на Наиболее близким по технической сущности к углеродистый фильтр, до 1360-1420 С за счет поизобретению является агрегат для переработки пы- вышения степени усвоения кислорода, вводимого в левидного свинцово-цинкового сырья, включающий плавильную камеру через горелочное устройство. В вертикальную плавильную камеру прямоугольного свою очередь, увеличение температуры расплава сечения с горелочным устройством, газоохладитель, способствует снижению содержания в нем магнетита вертикальную охлаждаемую перегородку, отделяю- (е 3 О 4), а также повышению доли металлического щую плавильную камеру от газоохладителя, элек- свинца, образующегося по реакции тропечь, отделенную от плавильной камеры охлаж(1) РвО 3 еОРвмет,е 3 О 4 даемой вертикальной перегородкой, кессонирован- так, что последующее восстановление такого расный пояс, устройства для выпуска продуктов плавки, плава протекает с высоким выходом целевого проподину (Слободкин Л.В. Новая технология на свин- дукта (металлического свинца). цовом заводе УКСЦК //Цветные металлы, 1987,При этом в результате снижения поглощения 9, с. 20-22). При этом отношение разности уров- тепла в углеродистом фильтре, связанном с протеканей нижних кромок перегородок к расстоянию от нием эндотермической реакции восстановления свода плавильной камеры до нижней кромки пере(2) РвОС РвметСО городки, отделяющей электропечь от плавильной Одновременно сокращается расход электрокамеры, составляет 0,30, а отношение расстояния от энергии, подводимой в зону восстановления из нижней кромки этой перегородки до подины к разэлектропечи. ности уровней нижних кромок перегородок равПри значении указанного отношения менее 0,15 но 1,23. в результате интенсивного отъема тепла охлаждаеНедостатком этого агрегата является низкое измой поверхностью перегородки, отделяющей плавлечение свинца в металлический свинец и высокий вильную камеру от газоохладителя, из зоны восстарасход электроэнергии. Это связано с тем, что при новления между нижней кромкой этой перегородки указанных соотношениях конструктивных элементов и уровнем шлаковой ванны формируется настыль,агрегата, во-первых, повышается пылеунос шихты которая препятствует выходу технологических газов из плавильной камеры с газовой фазой, приводяиз плавильной камеры и приводит к остановке агрещий к снижению температуры оксидного расплава,гата, что не обеспечивает достижение поставленной поступающего на восстановление, и полноты восзадачи. становления окислов свинца в углеродистом фильтПри значении этого отношения более 0,29 поре, во-вторых, ухудшается разделение продуктов вышается пылеунос шихты с газовой фазой (с 5-7 плавки в ванне, что приводит к повышенным потедо 15 от веса шихты) вследствие неполного усрям свинца со шлаком и штейном и требует дополвоения кислорода в процессе обжига-плавки шихты нительных затрат электроэнергии для подвода тепла и увеличения содержания в оксидном расплаве летув зону восстановления. чего сульфида свинца (Ткип 1281 ). В свою оче 2 8705 редь, рост содержания в шихте оборотных сульфат- ройство 2 (см. чертеж), через которое потоком техных пылей (при непрерывном возврате этих пылей нического кислорода (96-992) вдувается в плачерез горелочное устройство на обжиг-плавку) при- вильную камеру 1 агрегата. В камере 1 под влияниводит как к снижению температуры оксидного рас- ем высоких температур газов (Тпод сводомплава (с 1360-1420 С до 1300-1320 С), так и ско- 1100-1200 С) шихта воспламеняется, окисляется и рости, и полноты восстановления окислов свинца в плавится во взвешенном состоянии с образованием углеродистом фильтре, что значительно уменьшает диспергированного оксидного расплава. В нижней прямое извлечение свинца в черновой свинец. Кро- части камеры 1 температура факела достигает 1360 ме того при этом увеличивается расход электроэнер- 1420 С, степень десульфуризации шихты регулиругии, требуемой для предотвращения замерзания уг- ется соотношением е расхода и расхода окислителя. леродистого слоя. Поступающий вместе с шихтой кокс или уголь Для более эффективного достижения постав- крупностью от 5 до 30 мм разогревается при своем ленной задачи целесообразно отношение расстояния движении в факеле и затем попадает на поверхность от нижней кромки перегородки, отделяющей элек- шлаковой ванны. Присутствие в конструкции агретропечь от плавильной камеры, до подины к разно- гата перегородки 6, отделяющей плавильную камеру сти уровней нижних кромок перегородок поддержи- 1 от электропечи 5, позволяет формировать под фавать от 1,25 до 2,10. При указанных отношениях в келом работающего горелочного устройства углероагрегате за счет рациональной организации тепло- дистый восстановительный слой-фильтр нужной обмена восстановительного фильтра с газами плавки высоты. и шлаковой ванной, по которой тепло из электропеСформированный в процессе взвешенной плавчи поступает в плавильную камеру, достигается бо- ки оксидный расплав поступает на восстановительлее высокая температура этого фильтра. Это позво- ный слой, и, просачиваясь через него, подвергается ляет интенсифицировать процесс восстановления избирательному восстановлению. При этом оксиды свинца и повысить его прямое извлечение. свинца восстанавливаются до металлического свинПри значении указанного отношения менее 1,25 ца, а цинк в виде его оксида переходит в шлак, коухудшается разделение продуктов плавки (шлака, торый вместе с металлическим свинцом под перегоштейна, чернового свинца) в ванне агрегата, что родкой 6 перетекает из плавильной камеры 1 в приводит к увеличению потерь свинца и снижению электропечь 5, служащую для разделения продуктов его извлечения из сырья в черновой металл. плавки по удельным весам их накопления, а при При значении указанного отношения более 2,10 необходимости - для отгонки из шлака избыточного в ванне плавильной шахты на подине происходит цинка. При этом часть энергии, выделяющейся в настылеобразование. И хотя при этом достигается электропечи, передается по шлаку в плавильную поставленная задача - увеличение прямого извлече- камеру для компенсации тепла эндотермических ния свинца, однако значительно растет расход элек- реакций восстановления. троэнергии, необходимой для расплавления настыИз электропечи 5 шлак и свинец выпускают чели. рез устройства 9 и далее направляют на переработку Общий вид предложенного агрегата изображен для получения товарной продукции. на чертеже. Концентрированные сернистые газы, образоАгрегат состоит из вертикальной плавильной вавшиеся при взвешенной плавке шихты, из плакамеры 1 прямоугольного сечения, в своде которой вильной камеры 1 проходят под перегородкой 3 и установлено горелочное устройство 2 для подачи поступают на охлаждение в газоохладитель 4. После шихты, кислорода, оборотных пылей и твердого газоохладителя 4 газы очищаются в электрофильтре восстановителя, охлаждаемой перегородки 3, уста- и далее направляются на производство серной киновленной вертикально и отделяющей плавильную слоты. Пыль, уловленная в электрофильтре, непрекамеру 1 от газоохладителя 4, электропечи 5, энер- рывно возвращается в процесс плавки. гетически сопряженной с плавильной камерой и отПример 1. В агрегате КИВЦЭТ-ЦС (площадь деленной от не вертикальной охлаждаемой перего- сечения плавильной камеры - 12 м 2, площадь породкой 6, общей для плавильной камеры и электро- дины электропечи - 34 м 2, установочная мощность печи, подины 7, кессонированного пояса 8 и уст- электропечного трансформатора - 4500 кВт) вели переработку шихты, приготовленной из сульфидных ройств 9 для выпуска продуктов плавки. свинцовых концентратов, окисленных свинцовых Агрегат работает следующим образом. Шихта, состоящая из свинцового или свинцово- пылей и кеков, кварцевого и известкового флюсов,цинкового пылевидного сырья (свинцовых, свинцо- состава,42,5 свинца, 7,1 цинка, 2,3 меди,во-цинковых, свинцово-медных, свинцово-сереб- 9,3 железа, 16,2 серы, 8,0 диоксида кремния,ряных концентратов, свинцовых пылей металлурги- 5,0 оксида кальция. В качестве восстановителя исческих заводов, цинковых и свинцовых кеков цин- пользовали клинкер, содержащий,3,2 меди,ковых заводов), флюсов и твердого углеродистого 25,3 железа, 27,3 углерода. Было проведено 5 опывосстановителя (кокса или угля), имеющих влаж- тов, в которых изменяли уровни нижних кромок ность менее 1 , транспортируется в горелочное уст- перегородок так, что отношение разности этих уровней (а) к расстоянию от свода плавильной камеры 3 8705 до нижней кромки перегородки, отделяющей элек- и составляло 0,22. Всего переработано 5000 тонн тропечь от плавильной камеры, (в) изменялось от шихты (по 1000 тонн в каждом опыте). 0,14 до 0,30, а отношение расстояния от нижней Результаты опытов приведены в таблице 1. кромки этой перегородки до подины (с) к разности Пример 3. Для сопоставления показателей рауровней нижних кромок перегородок (а) оставалось боты предлагаемого агрегата с известным в агрегате постоянным и составляло 1,75. Всего переработано КИВЦЭТ-ЦС вели переработку шихты, состав кото 6000 тонн шихты (по 1200 тонн в каждом опыте). рой приведен в примере 1. В качестве восстановитеРезультаты опытов приведены в таблице 1. ля использовали клинкер по составу, указанному в Пример 2. В агрегате КИВЦЭТ-ЦС осуществ- примере 1. Проведено 2 опыта в 1-ом опыте отноляли переработку шихты, состав которой указан в шение ав составляло 0,30, а отношение са составпримере 1. В качестве восстановителя использовали ляло 1,23 (известный агрегат) во 2-ом опыте отноклинкер по составу, приведенному в примере 1. Бы- шение ав равнялось 0,22, а отношение са составляло проведено пять опытов, в которых изменяли ло 1,75 (предлагаемый агрегат). Переработано 3000 уровни нижних кромок перегородок так, что отно- тонн шихты (по 1500 тонн в каждом опыте). Резульшение расстояния от нижней кромки перегородки, таты сопоставления показателей работы известного отделяющей электропечь от плавильной камеры, до и предлагаемого агрегата представлены в таблице 2. подины (с) к разности уровней нижних кромок переКак видно из приведенных данных, предлагаегородок (а) изменялось от 1,23 до 2,13, а отношение мый агрегат позволяет по сравнению с прототипом разности уровней нижних кромок перегородок (а) к увеличить прямое извлечение свинца в металл с 89,7 расстоянию от свода плавильной камеры до нижней до 93,8, а также сократить пылеунос шихты из плакромки перегородки, отделяющей электропечь от вильной камеры с 15,2 до 5,0 и снизить расход плавильной камеры, (в) оставалось фиксированным электроэнергии со 120 до 100 кВт.ч в расчете на 1 т перерабатываемой шихты. 8705 Таблица 2 Сопоставление показателей работы известного и предлагаемого агрегата Наименование показателей 1 Производительность агрегата по шихте Расход кислорода Расход клинкера Степень десульфуризации шихты Содержание в газах на выходе из плавильной камеры-кислорода Пылеунос из плавильной камеры Температура оксидного расплава Содержание в оксидном расплаве-сульфида свинца Температура углеродистого фильтра Выход продуктов плавки-цинка Расход электроэнергии,отнесенный к 1 т шихты Прямое извлечение свинца в черновой свинец ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Агрегат для переработки пылевидного свинец- и цинксодержащего сырья, включающий вертикальную плавильную камеру прямоугольного сечения с горелочным устройством, газоохладитель, перегородку, отделяющую плавильную камеру от газоохладителя, электропечь, отделенную от плавильной камеры перегородкой, кессо 8 нированный пояс, устройства для выпуска продуктов плавки, подину, отличающийся тем, что отношение разности уровней нижних кромок перегородок к расстоянию от свода плавильной камеры до нижней кромки перегородки, отделяющей электропечь от плавильной камеры, составляет 0,15-0,29, а отношение расстояния от нижней кромки этой перегородки до подины к разности уровней нижних кромок перегородок составляет 1,25-2,10. Верстка Казпатент, исполнитель Л.Н.Анищенко Ответственный за выпуск Э.З.Фаизова Корректор Н.Д.Харитонова