способ пирометаллургической переработки свинецсодержащих материалов и печь для его осуществления
Классы МПК: | C22B13/02 сухими способами F27B17/00 Печи, не отнесенные к какой-либо группе из 1/00 |
Автор(ы): | Гречко А.В., Калнин Е.И., Бессер А.Д., Тарасов А.В. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество Институт "Гинцветмет" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-05-21 публикация патента:
10.07.1998 |
Способ и устройство могут быть использованы при переработке материалов (отходов, промпродуктов), содержащих различные металлы (свинец, цинк, олово и др.) и углерод, а также для переработки отходов других отраслей. Для этого свинецсодержащие материалы загружают в печь, включающую кессонированную шахту с подиной, топки, расположенные в нижней части шахты, и фурмы, расположенные выше топок. Фурмы установлены на расстоянии от подины до их оси, составляющем 8,0-16,0 расстояния от подины до оси топок. Через те же загрузочные узлы грузят в печь и углеродсодержащие отходы. Расплав барботируется продуктами сгорания топлива при коэффициенте расхода воздуха
=1,0-1,2, истекающими из топок. Над ванной расплава проводится сжигание углеродсодержащих отходов путем подачи воздуха через фурмы. При этом отношение количества тепла, выделяемого высокотемпературными продуктами сжигания топлива, к количеству тепла, выделяемого сжигаемыми углеродсодержащими отходами, находится в пределах (1:0,3) - (1:0,8). В верхней части шахты печи, в том числе в ее расширяющейся части, идет дожигание остаточных горючих путем естественного подсоса воздуха и/или за счет его подачи через боковые и верхние вертикальные фурмы-трубки. Отходящие газы, включающие также пылевозгоны ( в основном целевой металл - свинец, частично цинк, олово и др.), отводятся по газоходу и далее в систему пылегазоулавливания. Накапливаемый в печи расплав по мере набора ванны выпускается в отстойную емкость для разделения на шлак и штейн. Повышается качество товарной продукции и экологическая эффективность процесса при снижении энергозатрат. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7
![способ пирометаллургической переработки свинецсодержащих материалов и печь для его осуществления, патент № 2114927](/images/patents/357/2114003/945.gif)
Формула изобретения
1. Способ пирометаллургической переработки свинецсодержащих материалов, включающий загрузку материалов в печь, их плавку в барботируемой ванне расплава, возгонку, выпуск расплава и отвод газов с пылевозгонами, отличающийся тем, что процесс плавки и возгонки ведут в один этап за счет суммарного тепла, выделяемого высокотемпературными продуктами сжигания топлива, вдуваемыми в ванну расплава, и углеродсодержащими отходами, сжигаемыми над поверхностью расплава, при этом соотношение указанных количеств тепла находится в пределах (1:0,3)-(1:0,8), сжигание топлива проводят при коэффициенте расхода воздуха, равном 1,0-1,2, а температуру отходящих газов выдерживают 900-960oС. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащих отходов используют эбонитовые корпуса от разделки отработанных свинцовых аккумуляторов, содержащих свинец. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дожигание остаточных горючих в отходящих газах проводят в верхней части шахты печи за счет естественных подсосов воздуха и/или путем его принудительной комбинированной подачи. 4. Печь для пирометаллургической переработки свинецсодержащих материалов, включающая кессонированную шахту с подиной, топки для подачи в расплав высокотемпературных продуктов сжигания топлива, расположенные в нижней части шахты, и фурмы для подачи в печь кислородсодержащих газов, расположенные в шахте выше топок, отличающаяся тем, что фурмы установлены на расстоянии от подины до их оси, составляющем 8,0 - 16,0 расстояния от подины до оси топок. 5. Печь по п.4, отличающаяся тем, что в верхней части шахты круглого или прямоугольного, равномерного или расширяющегося сечения установлены боковые и верхние вертикальные фурмы-трубки для комбинированной подачи воздушного дутья.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к пирометаллургии - способам переработки материалов (отходов, промпродуктов), содержащих различные металлы (свинец, цинк, олово и др.), углерод, а также может быть использовано для переработки отходов других отраслей, например жилищно-коммунального хозяйства (твердые бытовые отходы), химического и нефтехимического производства (горючие отходы), военно-промышленного комплекса и др. Известны пирометаллургические способы и печи - аналоги: фьюмингпроцесс и фьюминг-печи, процесс и печи плавки в жидкой ванне - ПЖВ (Лакерник М.М. и др. Переработка шлаков цветной металлургии. - М.: Металлургия, 1977, с.159 и Ванюков А. В. и др. Плавка в жидкой ванне. - М.: Металлургия, 1988, с.208). Эти способы включают загрузку перерабатываемых материалов, содержащих свинец, цинк и др. металлы, в кессонированные печи шахтного типа, их плавку в барботируемой ванне расплава, выпуск расплава и отвод газопылевозгонов из печи. Процесс ведется при температуре расплава 1100-1200oС. В самой верхней части шахты фьюминг-печей проводят дожигание газов за счет принудительной подачи окислительного газа (см. первый аналог - с.42,49). Шахты фьюминг-печей, как правило, делаются прямоугольной формы с постоянным сечением на высоте; имеются конструктивные варианты с круглым сечением и с расширением шахты в верхней части печи (статья Гречко А.В. "Фьюминг-процесс в мировой практике и его дальнейшее развитие" в журнале "Цветные металлы" N 6, 1994, с.24, рис. 2). Недостатками этих способов и печей являются большие энергозатраты - при фьюминговании расходы топлива (пылеуголь, природный газ), при ПЖВ расходы технологического кислорода; невысокое качество целевого товарного продукта (пылевозгонов); низкие коэффициенты теплоиспользования от дожигания отходящих газов; неработоспособность дутьевых устройств без обогащения дутья кислородом на печах ПЖВ и др. Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению являются аналоги:- способ пирометаллургической переработки шлаков, содержащих свинец, цинк, олово, включающий загрузку материалов в фьюминг-печь, их плавку и возгонку в барботируемой ванне расплава в 2 этапа: с дополнительной загрузкой восстановителя (угля) для отгонки цинка и сульфидизатора (пирата) для отгонки олова, выпуск расплава и отвод газопылевозгонов; при этом коэффициент расхода воздуха на отопительно-дутьевых устройствах держат в пределах
![способ пирометаллургической переработки свинецсодержащих материалов и печь для его осуществления, патент № 2114927](/images/patents/357/2114003/945.gif)
- печь для переработки шлаков, содержащая прямоугольную кессонированную шахту с подиной, фурмы для подачи в расплав кислородосодержащих газов и камеры сжигания (топки) для подачи в расплав восстановительных высокотемпературных продуктов сгорания природного газа, расположенные в нижней части шахты, при этом фурмы установлены в нижней части шахты на расстоянии от подины до оси фурм, составляющем 1,5-5,0 расстояния от подины до топок (авт. свид. СССР N 1191481, кл. С 22 В 7/04, F 27 В 3/00, 1983). Недостатками способа являются высокие энергозатраты (природный газ, уголь, химический недожог, повышенные температуры процесса), невысокое качество товарной продукции (пылевозгонов), низкая экологичность процесса (загрязненные отходящие газы). Недостатками печи являются высокие энергозатраты из-за необходимости использования технологического кислорода для обеспечения работоспособности фурм при указанных высотах их расположения. Задача изобретения - снижение энергозатрат, повышение качества товарной продукции, повышение экологической эффективности процесса. Это достигается тем, что в известном способе пирометаллургической переработки свинецсодержащих материалов, включающем загрузку материалов в печь, их плавку в барботируемой ванне расплава, возгонку, выпуск расплава и отвод газов с пылевозгонами, по предлагаемому решению процесс плавки и возгонки ведут в один этап за счет суммарного тепла, выделяемого высокотемпературными продуктами сжигания топлива, вдуваемыми в ванну расплава, и углеродсодержащими отходами, сжигаемыми над поверхностью расплава, при этом соотношение указанных количеств тепла находится в пределах (1:0,3) - (1:0,8), сжигание топлива проводят при коэффициенте расхода воздуха, равном 1,0-1,2, а температуру отходящих газов выдерживают 900-960oС. В качестве углеродсодержащих отходов используют эбонитовые корпуса от разделки отработанных свинцовых аккумуляторов, содержащих свинец. Дожигание остаточных горючих в отходящих газах проводят в верхней части шахты печи за счет естественных подсосов воздуха и/или путем его принудительной комбинированной подачи. Указанный технический результат достигается также тем, что в известной печи для пирометаллургической переработки свинецсодержащих материалов, включающей кессонированную шахту с подиной, топки для подачи в расплав высокотемпературных продуктов сжигания топлива, расположенные в нижней части шахты и фурмы для подачи в печь кислородсодержащих газов, расположенные в шахте выше топок, по предлагаемому решению фурмы установлены на расстоянии от подины до их оси, составляющем 8,0-16,0 расстояния от подины до оси топок. В верхней части шахты круглого или прямоугольного, равномерного или расширяющегося сечения установлены боковые и верхние вертикальные фурмы-трубки для комбинированной подачи воздушного дутья. При изменении указанного соотношения количеств тепла в сторону более (1: 0,3) гидроаэродинамическое состояние ванны из-за повышенных газовых (дутьевых) нагрузок превращается во взвешенное состояние - расплав находится в виде капелек в восходящем потоке газов, что приводит к неприемлемому в металлургической практике брызго- и пылевыносу. При снижении указанного соотношения до менее (1:0,8) барботаж ванны становится слабым, что ведет к снижению интенсивности тепло- массообмена в расплаве и снижению удельной производительности печи по проплаву загружаемых материалов. Сжигание топлива при коэффициентах
![способ пирометаллургической переработки свинецсодержащих материалов и печь для его осуществления, патент № 2114927](/images/patents/357/2114003/945.gif)
![способ пирометаллургической переработки свинецсодержащих материалов и печь для его осуществления, патент № 2114927](/images/patents/357/2114003/945.gif)
![способ пирометаллургической переработки свинецсодержащих материалов и печь для его осуществления, патент № 2114927](/images/patents/357/2114003/945.gif)
![способ пирометаллургической переработки свинецсодержащих материалов и печь для его осуществления, патент № 2114927](/images/patents/357/2114003/945.gif)
- снизить энергозатраты за счет использования углеродсодержащих отходов и рациональной организации их сжигания (по передаче тепла к расплаву), исключения из процесса технологического кислорода (работа на воздушном дутье), ведения процесса на пониженных температурах отходящих газов;
- повысить качество товарной продукции - пылевозгонов (по содержанию целевого металла - свинца) за счет ведения процесса в один этап при определенных коэффициентах
![способ пирометаллургической переработки свинецсодержащих материалов и печь для его осуществления, патент № 2114927](/images/patents/357/2114003/945.gif)
- повысить экологическую эффективность процесса (по содержанию сернистого ангидрида и органических веществ в отходящих газах) за счет более эффективного сжигания углеродсодержащих отходов, дожигания остаточных горючих в отходящих газах и их пониженных температурах. Кроме того, предлагаемое изобретение сокращает металлоемкость конструкции агрегата (по сравнению с аналогом), облегчает обслуживание агрегата в части эксплуатации отопительно-дутьевых устройств (не требуется прочистка фурм при работе на воздухе - без обогащения дутья кислородом), повышает удельную производительность по проплаву загружаемых материалов, позволяет перерабатывать другие виды материалов различных отраслей.
Класс C22B13/02 сухими способами
Класс F27B17/00 Печи, не отнесенные к какой-либо группе из 1/00