способ обеднения твердых медно-цинковых шлаков

Формула изобретения

Способ обеднения твердых медно-цинковых шлаков, включающий подачу шихты, состоящей из твердых медно-цинковых шлаков и углеродистого восстановителя при массовом отношении шлака к твердому углеродистому восстановителю 1:(0,06-0,1), в разогретую печь, получение богатой по меди фазы и перевод цинка в газовую фазу, отличающийся тем, что шихту в разогретой печи продувают кислородсодержащим окислителем с использованием верхнего непогружного дутья при расходе кислородсодержащего окислителя в количестве, определяемом по содержанию в нем кислорода, из условия 60-110 кг на тонну шлака.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть применено для обеднения твердых медно-цинковых шлаков.

Известен способ вельцевания цинксодержащих материалов (Патент РФ № 2122596, опубл. 27.11.1998) для переработки цинковых кеков, руд, шлаков и др. материалов вельцеванием. Недостатком данного способа обеднения является сложность процесса, связанная с использованием вращающейся трубчатой печи и ее разгрузкой в нижней части.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обеднения медно-цинковых шлаков, включающий подачу шихты, состоящей из твердых медно-цинковых шлаков и углеродистого восстановителя, подаваемого в количестве 135-2% от веса шлака, в печь с получением богатой по меди фазы и переводом цинка в газовую фазу.

Задачей изобретения является упрощение процесса обеднения медно-цинковых шлаков.

Достигается это тем, что согласно заявленному способу обеднения медно-цинковых шлаков, включающему подачу шихты, состоящей из твердых медно-цинковых шлаков и углеродистого восстановителя при массовом отношении шлака к твердому углеродистому восстановителю 1÷(0,06-0,1), в разогретую печь, получение богатой по меди фазы и перевод цинка в газовую фазу, шихту в разогретой печи продувают кислородосодержащим окислителем с использованием верхнего непогружного дутья, при расходе кислородосодержащего окислителя в количестве, определяемом по содержанию в нем кислорода, из условия 60-110 кг на тонну шлака.

Данные условия необходимы для того, чтобы часть твердого углеродистого восстановителя сгорела с выделением тепла, необходимого для поддержания температуры в указанном интервале, оставшаяся часть идет на восстановление оксидов меди и цинка. Реакции, происходящие в заданной системе при использовании в качестве восстановителя углерода, можно записать как:

С+O₂=CO₂,

CO₂+С=2СО,

2Cu₂O+С=4Cu+CO ₂,

Cu₂O+СО=2Cu+CO₂ ,

2CuFe₂O₄+С=2Cu+2Fe ₂O₃+СО₂,

ZnO+C=Zn+CO,

ZnO+CO=Zn+CO₂,

2ZnFe ₂O₄+С=2Zn+2Fe₂O₃+CO ₂

2Zn+O₂=2ZnO

Богатая по меди масса накапливается под слоем обедненного по цинку шлака, восстановленный цинк отгоняется в паровую фазу, окисляясь впоследствии до ZnO по последней реакции.

Нижний предел соотношения шлака и твердого углеродистого восстановителя (1:0,06) выбран в связи с невозможностью создания температур для нормального ведения процесса. Выше соотношения 1:0,1 шлака и твердого углеродистого восстановителя резко возрастает температура процесса, происходит интенсивное разрушение футеровки, высок переход железа в восстановленную медь. Нижний предел расхода окислителя (60 кг) выбран для того, чтобы часть восстановителя сгорела с выделением тепла, необходимого для ведения процесса, оставшаяся его часть идет на восстановление меди и цинка. Верхний предел расхода окислителя (110 кг) выбран в связи с достижением предельных для футеровки температур. Использование верхнего непогружного дутья является условием необходимым, т.к. основные реакции восстановления происходят в верхнем слое, где создаются высокие температуры и необходимые условия для разделения цинка (в газовую фазу) и меди - в штейновую.

Способ поясняется следующим примером.

Пример 1. Медно-цинковый шлак состава, мас.%: Cu - 2,19%; Zn - 12,5%; Fe - 44%; SiO₂ - 22% совместно с твердым углеродистым восстановителем (коксиком) подавали в алундовый тигель, установленный в селитовую печь и предварительно разогретую. Одновременно с компонентами шихты включали подачу кислородосодержащего окислителя (воздуха) через верхнюю непогружную фурму, изготовленную из алундовой трубы. После полного расхода восстановителя и окислителя полученный продукт охлаждали и делали анализ. Результаты анализов полученных продуктов, при различных соотношениях шлака и восстановителя, и расходах окислителя представлены в таблице.

Таким образом, использование данного способа по сравнению с прототипом позволяет достичь снижения экономических затрат и материалов при таком же извлечении меди в металл, а цинка в паровую фазу, как в прототипе.

Таблица
Соотношение	Извлечение, %	Расход (кг/ 1 т шлака) окислителя по
шлака и восстано- вителя	Cu	Zn	содержанию в нем кислорода
	82,3	69,1	55
	85,9	74,2	60
1:0,050	90,1	77,0	85
	90,2	77,0	110
	90,3	77,1	115
	89,9	90,3	55
	96,9	97,0	60
1:0,060	97,0	97,1	85
	97,4	97,5	110
	97,6	97,6	115
	90,9	90,3	55
	97,0	97,0	60
1:0,08	97,7	97,6	85
	98,0	98,1	110
	98,0	98,1	115
	92,7	93,8	55
	97,1	97,03	60
1:0,1	97,9	97,7	85
	98,1	98,0	110
	98,2	98,1	115
	91,5	91,4	55
	97,2	97,0	60
1:0,15	97,8	97,7	85
	98,0	97,8	110
	98,1	98,1	115