способ переработки вторичных материалов, содержащих драгоценные металлы

Формула изобретения

Способ переработки вторичных материалов, содержащих драгоценные металлы, включающий окисление органики кислородсодержащим газом, плавку медного лома и отходов электроники, содержащих драгоценные металлы, и доводку черновой меди, отличающийся тем, что отходы электроники загружают в вертикальный кислородный конвертер совместно с медным ломом в весовом соотношении 1 : 5 - 1 : 10, плавку материала ведут одновременно с окислением органики при коэффициенте избытка кислорода на сгорание топлива, равном 20 - 1,5.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу переработки вторичных материалов, содержащих цветные и драгоценные металлы.

Известен способ переработки вторичного сырья, содержащего цветные и драгоценные металлы [Gold from Garhoge: The Nothern Miner, 1980, V 65, N 51, p. 15]. По известному способу для извлечения драгоценных металлов вторичное сырье подвергают обжигу в трехподовых печах, для чего материал после ручной сортировки загружают в обжиговую камеру печи в плоских контейнерах из нержавеющей стали и подают воздух, нагретый до температуры 325 - 875^oC для проведения пиролиза органики, содержащейся в отходах электронного лома.

Известен способ [Gold from Garhoge. The Nothern Miner, 1980, V 65, N 51, p. 15] обжига материала в крекинговых барабанного типа печах с дополнительным перемешиванием материала.

В известных способах процесс обжига ведут в нейтральной или слабо окислительной атмосфере. Газы, полученные при обжиге, дожигают в камере дожигания при 100% избытке воздуха и температуре 1200 - 1225^oC. Полученный огарок плавят в нейтральной или слабо окислительной атмосфере совместно с флюсами во вращающемся конвертере типа Калдо или TBRC. После окончания плавки в полученный металл добавляют медный скрап или слитки меди, после чего направляют на огневое рафинирование и разливают на аноды. Основными недостатками известных способов являются большие капитальные и эксплуатационные расходы, связанные со сложностью используемого оборудования и многостадиальностью процесса переработки.

Наиболее близким техническим решением является способ переработки вторичного сырья, в частности отходов электронной промышленности [Scott Yames, Sabin Metal Corporation, Scotts Vilce NY. Пирометаллургическая переработка скрапа электронной промышленности. Материалы 19-той международной конференции по благородным металлам. Incline Village, Nevada, USA, 1995]. По этому способу вторичное сырье загружается во вращающийся конвертер типа Калдо или TBRC и подвергается термической обработке (обжигу) при вращении конвертера со скоростью до 60 оборотов в минуту и температуре 1250 - 1350^oC с целью удаления органических веществ, в частности пластмасс. Газы, выделяющиеся при обжиге, дожигают в камере дожигания и направляют на очистку от пыли. После удаления органики, на полученный при обжиге огарок в конвертер догружают медный скрап и плавят. Затем металл продувают кислородом для удаления примесей (железа, свинца, цинка и др.) и далее направляют на производство анодов.

Основным недостатком известного способа являются большие капитальные и эксплуатационные затраты, связанные со сложностью используемого оборудования, низкой производительностью и энергоемкостью процесса.

Настоящее изобретение направлено на снижение энергетических и материальных затрат и уменьшение потерь драгоценных и цветных металлов.

Сущность предлагаемого нами способа заключается в том, что отходы электроники, содержащие драгоценные металлы, загружают в вертикальный кислородный конвертер совместно с медным ломом в весовом соотношении 1:5 - 1:10 и плавку материала ведут одновременно с окислением органики при коэффициенте избытка кислорода на сгорание топлива равном, 20 - 1,5, с последующей доводкой черновой меди. Загрузка электронного лома совместно с медным ломом позволяет использовать тепло от сгорания органики, содержащейся в электронном ломе, для нагрева и расплавления загруженного в конвертер материала. При этом процесс окисления органики практически полностью протекает в рабочем пространстве конвертера, в результате чего отпадает необходимость организации дожигания отходящих газов в специальной камере дожигания. Кроме того, при совместной загрузке отходов электроники и медного лома выделение горючих составляющих органики происходит постепенно, что позволяет их полностью дожечь в рабочем пространстве конвертера и наиболее полно использовать выделяющееся тепло для нагрева и расплавления материала и максимально экономить углеводородное топливо на плавку. Увеличение соотношения отходы электроники: медный лом более чем 1:5 ведет к снижению извлечения драгоценных металлов из-за увеличения количества шлака, получаемого из отходов электроники. Кроме того, увеличение отношения отходов электроники к медному лому свыше 20% ведет к необходимости организации дожигания отходящих газов в камере дожигания. Уменьшение соотношения ниже 1:10 ведет к повышению расхода углеводородного топлива на плавку материала. Плавку шихты из электронного и медного лома ведут при коэффициенте избытка кислорода на сгорание топлива, равном 20 - 1,5, причем вначале подается максимальное количество кислорода для организации полного сгорания газов, выделяющихся в конвертере при термическом разложении органических составляющих электронного лома. Избыток кислорода расходуется на дожигание органики в рабочем пространстве конвертера, а выделяющееся при этом тепло используется для нагрева и расплавления материала. Увеличение коэффициента избытка кислорода свыше 20 ведет к снижению степени дожигания отходящих газов из-за снижения температуры в рабочем пространстве конвертера. По мере выгорания органики коэффициент избытка кислорода постепенно снижают до 1,5. Уменьшение коэффициента избытка кислорода на сгорание топлива ниже 1,5 не допускается из-за возможности проскока недогоревших компонентов органики в отходящих газах. При достижении температуры расплава 1250 - 1350^oC проводят его продувку кислородсодержащим газом для удаления примесей и до получения черновой меди. Последнюю направляют на получение анодной меди.

Пример. В тридцатитонный вертикальный кислородный конвертер загрузили 25 тонн медного лома и 4 тонны отходов электроники в следующей последовательности: первоначально на подину конвертера загрузили 10 тонн медного лома, затем 4 тонны электротехнического лома и потом оставшиеся 15 тонн медного лома. После окончания загрузки включили в работу топливно-кислородную фурму с расходом кислорода 2500 нм³/час и расходом мазута 60 кг/час. Коэффициент избытка кислорода составил при этом 19,8. Плавку в этом режиме вели в течение 40 минут, после чего начали постепенно уменьшать коэффициент избытка кислорода путем увеличения расхода мазута. Через 60 минут от начала плавки расход мазута составил 450 кг/час, а расход кислорода - 1300 нм³/час. Коэффициент избытка кислорода в этот период составил около 1,5. К этому времени температура расплава в конвертере достигла 1300^oC. После этого снизили расход мазута до 50 кг/час, увеличили расход кислорода до 4000 нм³/час и в течение 10 минут продули расплав. В результате плавки получено 25 тонн черновой меди и 2 тонны шлака. Извлечение драгоценных металлов в черновую медь составило 98,5%. Расход топлива на 1 тонну проплавленного материала составил менее 5 кг.

Примеры осуществления предлагаемого способа приведены в таблице.

Список использованной литературы

1. Gold from Garhoge. The Nothern Miner, 1980, V 65, N 51, p. 15.

2. Scott Yames, Sabin Metal Corporation, Scotts Vilce NY. Пирометаллургическая переработка скрапа электронной промышленности. Материалы 19-той международной конференции по благородным металлам. Incline Village, Nevada, USA, 1995.