способ окислительного обжига сульфидов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ окислительного обжига сульфидов, включающий подачу к обжигаемому материалу кислородсодержащего газа, отличающийся тем, что обжиг ведут в фильтрующем слое обжигаемого материала, располагающемся на подине, при этом фильтрующий слой контролированно перемещают по подине, а кислородсодержащий газ дозированно подают сквозь подину снизу.

2. Устройство для окислительного обжига сульфидов, включающее теплоизолированный корпус, оборудованный загрузочным бункером, разгрузочным желобом и воздушной коробкой, беспровальную пористую подину, механизм перемещения обжигаемого материала, отличающееся тем, что подина выполнена из керамики, имеет "живое" сечение до 50% и снабжена автономными регулируемыми нагревательными элементами, а воздушная коробка разделена на секции с возможностью автономной дозированной подачи кислородсодержащего газа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пирометаллургии и может быть использовано для окислительного обжига руд и концентратов, содержащих сульфиды металлов в количестве от первых процентов до десятков процентов.

Известен способ окислительного обжига сульфидного сырья за счет контакта поверхности обжигаемого материала с кислородом воздуха при температуре 500-600^oC, осуществляемый в многоподовых печах с механическим перегребанием [1].

В известном способе обжигаемый материал перегребается на поду и пересыпается с пода на под сверху вниз, а воздух подается на каждый под в отдельности и снизу вверх, при этом в контакт с кислородом воздуха вступают все новые порции перегребаемого и пересыпаемого материала.

Недостатками известного способа и устройства являются, во-первых, сложность изготовления и эксплуатации печи, во-вторых, низкая производительность печи, обусловленная неполным контактом обжигаемого материала с кислородом воздуха и низкой эффективностью перегребания, а также сложность обжига материала с пониженным содержанием сульфидов и невозможность регулирования качества обжига по остаточному содержанию сульфидов.

Известен способ, принятый за прототип, окислительного обжига сульфидного сырья при 500-700^oC за счет противотока обжигаемого материала и кислородсодержащего газа, осуществляемый в печах кипящего слоя [2].

В известном способе частицы обжигаемого материала находятся в восходящем потоке газа в кипящем или псевдожидком состоянии, наступающем при определенной скорости восходящего газового потока, при которой подъемная сила газа будет равна общему весу сыпучего материала. Достоинствами обжига в кипящем слое являются, во-первых, высокая скорость окисления сульфидов за счет полноты контакта твердых частиц и газа, во-вторых; легкость перемещения и выгрузки обжигаемого материала, имеющего текучесть жидкости.

Главным недостатком способа является несопоставимость количества газа, необходимого для создания кипящего слоя и поддержания частиц во взвешенном состоянии, с количеством газа, необходимого для создания оптимального режима окислительного обжига, определяющего полноту окисления и производительность печи.

Известно устройство, принятое за аналог, для окислительного обжига сульфидов, включающее теплоизолированный корпус, оборудованный загрузочным бункером, разгрузочным желобом и воздушной коробкой, беспровальную пористую подину и механизм перемещения обжигаемого материала [3].

Недостатком устройства является невозможность автономной дозированной подачи кислородсодержащего газа для регулирования полноты окисления материала.

Задачей изобретения является создание способа и устройства, позволяющих осуществлять окислительный обжиг материала, содержащего сульфиды в количестве от первых процентов до десятков процентов, с высокой скоростью, высокой производительностью, регулируемой полнотой окисления и минимальным пылевыносом.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе окислительного обжига сульфидов, включающем подачу к обжигаемому материалу кислородсодержащего газа, согласно изобретению обжиг ведут в фильтрующем слое обжигаемого материала, располагающемся на подине, при этом фильтрующий слой контролированно перемещают по подине, а кислородсодержащий газ дозированно подают сквозь подину снизу.

Устройство для окислительного обжига сульфидов включает теплоизолированный корпус, оборудованный загрузочным бункером, разгрузочным желобом и воздушной коробкой, беспровальную пористую подину, механизм перемещения обжигаемого материала, и характеризуется тем, что подина выполнена из керамики, имеет "живое" сечение до 50% и снабжена автономными регулируемыми нагревательными элементами, а воздушная коробка разделена на секции с возможностью автономной дозированной подачи кислородсодержащего газа.

Способ осуществляется в устройстве, схематически показанном на чертеже.

Устройство содержит следующие узлы и элементы, обозначенные на чертеже цифрами: корпус (1), теплоизоляция (2), загрузочный бункер для исходного материала (3), разгрузочный желоб (4), воздушная коробка (5), зона обжига материала в фильтрующем слое (6), приводной вал скребкового механизма (7), цепь скребкового механизма (8), скребки (9), отверстия в керамической подине для нагревательных элементов (10), нагревательные элементы (11), проем для крепления токоподводящих шин к нагревательным элементам (12), рама для керамической подины (13), наружный корпус (14), регулятор высоты слоя обжигаемого материала (15), пористая керамическая подина (16).

Способ осуществляется следующим образом.

Исходный обжигаемый материал, содержащий сульфиды металлов, подается в приемный бункер, откуда он поступает на керамическую подину и с помощью скребкового механизма перемещается по подине. Керамическая подина по направлению перемещения материала условно разделяется на три зоны, в каждой из которых имеется автономный регулируемый обогрев и автономная дозированная подача воздуха из воздушной коробки.

В первой зоне, где располагается не менее 50% от общего количества нагревательных элементов, происходит сушка исходного материала и его прогрев до температуры начала окисления сульфидов и появления у материала жидкотекучих (псевдожидких) свойств. При этом режим фильтрующего слоя, включающий просачивание горячего воздуха через слой материала одновременно с перемещением материала по подине, исключает образование неравномерно прогретых участков с различными газодинамическими характеристиками. Это, в свою очередь, оптимизирует процессы сушки и прогрева материала, делая их легко управляемыми.

Во второй зоне, где располагается 30% от общего количества нагревательных элементов, происходит активное окисление основной массы сульфидов. При этом прогретый окисляющийся материал в псевдожидком состоянии передвигается скребками над керамической подиной с необходимой для обжига скоростью.

В третьей зоне, где располагается 20% от общего количества нагревательных элементов, происходит контролируемое доокисление сульфидов. Количество тепла, подводимого как к подине в целом, так и к отдельным зонам от электронагревательных элементов, регулируется в зависимости от содержания сульфидной серы в исходном материале и требований технологии обжига.

Пример осуществления предлагаемого способа.

Окислительному обжигу подвергался флотационный концентрат Дукатского ГОКа в количестве 322,5 кг влажности 6,3%, следующего химического состава в пересчете на сухой остаток (%): Ag - 1,629; Au - 49,8 г/т; Cu - 0,85; Pb - 6,8; Zn - 0,80; Fe - 5,0; S_сульф - 7,2%; SiO₂ - 65%.

Устройство, используемое для окислительного обжига концентрата, содержало керамическую подину, спеченную из фракции кварцевого песка крупностью -1 +0,5 мм на связке из кремнефтористого натрия. Подина толщиной 0,2 м и площадью 1 ² характеризовалась "живым" сечением ~ 40% и была разделена на три зоны. Подогрев подины осуществлялся с помощью нагревательных элементов из карбида кремния, запитанных на автотрансформатор. Воздух в камеры воздушной коробки подавался с помощью компрессора с таким расчетом, чтобы скорость прохождения воздуха в фильтрующем слое составляла 0,05-0,1 м/с, при этом общий расход воздуха составлял 180-240 м³/ч.

Исходный концентрат подавался в загрузочный бункер, попадал на подину, образуя фильтрующий слой высотой около 50 мм, перемещался по подине с помощью скребков со скоростью 2,5 м/ч и высыпался в разгрузочный желоб. Температура на поверхности подины равнялась в первой зоне - 700^oC, во второй и третьей зонах - 600^oC. Скорость окислительного обжига концентрата составила ~ 100 кг/ч, а время, затраченное на обжиг всего исходного концентрата, составило 3,5 ч.

Остаточное содержание серы составило 0,32% (S_общ = 0,32%), остаточная влажность составила 0,069%, что полностью удовлетворило требованиям, предъявляемым к огарку.

Таким образом, по предлагаемому способу в предлагаемом устройстве можно осуществлять окислительный обжиг руд и концентратов, содержащих сульфиды в количестве от первых процентов до десятков процентов, с высокой скоростью, высокой производительностью, регулируемой полнотой окисления и минимальным пылевыносом.

Источники информации

1. Зеликман А. Н. , Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1991, с. 46-47.

2. Смирнов В. И., Цейдлер А.А., Худяков И.Ф., Тихонов А.И. Металлургия меди, никеля и кобальта. Часть I. М.: Металлургия, 1964, с. 45-61 (Прототип).

3. Зеликман А.Н. Молибден. М.: Металлургия, 1970, с. 37-41 (Аналог).