Спосіб витягання цинку з металургійних відходів

Спосіб витягання цинку з металургійних відходів, що включає змішування матеріалу з вуглецевим відновником, нагрівання шихти у 3 28515 4 У процесах же утилізації металургійних пилів і Приведені вище ознаки складають суть шламів, коли головною задачею є витяг із корисної моделі, тому що є необхідними та зазначених матеріалів цинку, як шкідливої достатніми для досягнення технічного результату. домішки, що перешкоджає залученню Технічна сутність запропонованого способу залізовмісної сировини в металургійний переділ, пояснюється діаграмою рівноваги відновлення робити витяг цинку слід з мінімально можливими оксидів заліза і цинку монооксидом вуглецю, витратами матеріальних і енергетичних ресурсів, а приведеною на Фіг.1. З діаграми видно, що крива залізо відновлювати в традиційних металургійних рівноваги відновлення оксидів заліза з ростом агрегатах (домна, конвертер). температури зміщається в сторону збільшення Прототип має наступні недоліки: високі концентрації СО у газовій фазі, в той час як крива енерговитрати на процес, пов'язані з рівноваги відновлення цинку, навпаки - в сторону її відновленням оксидів заліза до заліза металевого зменшення. І, якщо для відновлення оксиду цинку перед відновленням цинку; підвищені при температурі 1100°С газова фаза повинна енерговитрати через зовнішній нагрів шихти. містити 90% СО і 10% СО2, тобто для протікання Способом витягу цинку, описаному у реакції в сторону утворення металевого цинку прототипі, неможливо виключити стадію необхідна надлишкова витрата вуглецю в металізації заліза, як обов'язкову перед n=100:(СО2)рівн.=100:10=10 разів перевищуючий відновленням цинку, і в такий спосіб знизити стехіометричний, то при 1500°С n=100:80=1,25. енергоємність процесу. Таким чином витрата вуглецю на В основу корисної моделі поставлена задача забезпечення термодинамічних умов відновлення удосконалення способу витягу цинку з цинку при підвищенні робочої температури на металургійних відходів, що містять оксиди заліза і 400°С знижується в 8 разів. Крім того, якщо мати цинку, у якому шляхом відновлення цинку в на увазі, що головна задача полягає у витягу цинку атмосфері окислювальній стосовно заліза з матеріалу, і немає цільової необхідності виключається стадія металізації заліза, як відновлювати оксиди заліза до заліза металевого, обов'язкова в процесі перед відновленням цинку, і стає очевидним, що процес варто вести в області за рахунок цього забезпечується зниження нижче кривої рівноваги відновлення оксидів заліза енергоємності процесу. і правіше точки перетинання її з кривою рівноваги Поставлена задача вирішується тим, що в для цинку (1200°С). У цій області виключається способі витягу цинку з металургійних відходів, який стадія металізації заліза і витрати енергії включає змішування матеріалу з вуглецевим знижуються ще в кілька разів, тому що відновником, нагрівання шихти у вертикальній печі енерговитрати на ендотермічну реакцію до температури 900-1100°С, відновлення оксидів відновлення FeO до FeM більш ніж у 3 рази заліза і цинку, охолодження газу, що відходить, і перевищують витрати на нагрівання шихти до уловлювання з нього цинку, згідно корисної моделі температури відновних реакцій. нагрівання шихти здійснюють до температури Вивести процес у зазначену область з 1300-1500°С за рахунок окислювання вуглецевого найменшими витратами енергії можна, здійснивши відновника киснем, який вдувають в піч, причому ізотермічне нагрівання шихти без доступу кількість кисню регулюють у межах, що окислювача від зовнішнього джерела до забезпечують співвідношення СО/СO2 у газовій температури стійкого запалювання вуглецю 850фазі рівним 3/2-1/4, а утворений діоксид вуглецю 950°С. перед охолодженням відновлюють до CO шляхом Ізотермічне нагрівання характеризується фільтрації відхідних газів крізь вуглецеву насадку. максимальною швидкістю підвищення Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками температури матеріалу до заданої величини. У корисної моделі, що заявляється, і прототипом: цих умовах шихта одержує лише кількість тепла - змішування матеріалу з вуглецевим рівну її ентальпії і не встигає одержувати відновником; додаткове тепло, яке потрібне для компенсації - нагрівання шихти у вертикальній печі до ендотермічних реакцій. Крім цього, при температури 900-1100°С; відновлення оксидів температурах нижче 850-950°С пряме відновлення заліза і цинку; заліза вуглецем практично відсутнє. - охолодження газу, що відходить, і Після нагрівання шихти до зазначеної уловлювання з нього цинку. температури в реакційну зону подають кисень Ознаки, якими спосіб витягу цинку з (повітря) у кількості, що забезпечує спалювання металургійних відходів, що заявляється, вуглецю з одержанням у газовій фазі CO і СО2 у відрізняється від прототипу: співвідношенні рівним 2/3-1/4. Тепло, яке при нагрівання шихти здійснюють до цьому виділяється, витрачається на підвищення температури 1300-1500°С за рахунок окислювання температури шихти до 1300-1500°С, а оксиди вуглецевого відновника киснем, який вдувають в заліза у відповідності з діаграмою (Фіг.1) піч; відновлюються до монооксиду по реакції: - кількість кисню регулюють у межах, що Fe2O3+CO→2FeO+СО2 забезпечують співвідношення СО/СО2 у газовій Отриманий продукт використовується, як фазі рівним 3/2-1/4; залізофлюс при виплавці сталі. утворений діоксид вуглецю перед Відновлення цинку здійснюється по реакції: охолодженням відновлюють до CO шляхом ZnO+CO→Zn+СО2 Возгони металевого цинку виносяться з фільтрації відхідних газів крізь вуглецеву насадку. реактора у потоці газів, що відходять. 5 28515 Щоб не допускати повторного окислювання 1. цинку при охолодженні газів за межами реактора, 2. газовий потік попередньо пропускають через 3. вуглецеву насадку. Діоксид вуглецю, що міститься 4. в газах реагує з вуглецем насадки по реакції: 5 СО2+С→2СО 6. В результаті гази, що відходять, за рахунок 7. ендотермічного ефекту цієї реакції частково 8. охолоджуються, а металевий цинк далі 9. транспортується в захисній відновній атмосфері, 10 аж до видалення з газового потоку у вигляді 11 металевого порошку чи розплаву. 12 Заявлені діапазони температур і відповідний 13 йому склад газової фази установлені виходячи з діаграми рівноваги, приведеної на Фіг.1. 14 Температура 1300°С і співвідношення в 15 газовій фазі СО/СО2 рівне 3/2 є нижньою межею по температурі і вищому значенні відновного потенціалу газової фази, при яких існування металевого цинку можливе поза областю існування металевого заліза. Зниження температури нижче 1300°С унеможливлює появу металевого цинку, а підвищення вмісту СО приводить до відновлення заліза до металевого. Підвищення температури вище 1500°С з одночасним зниженням відновного потенціалу системи недоцільно через збільшення енерговитрат на нагрівання при погіршенні умов відновлення цинку. Можливість здійснення описаного способу ілюструється прикладами, де відповідно до приведеної вище послідовності дій, що реалізують запропонований спосіб, здійснюють витяг цинку з конвертерного шламу. Конвертерний шлам, що містить, %: Feзаг SiO2 СаО MgO 41,15 2,83 14,75 8,77 (90% заліза - у вигляді Fe3O4 , 10% - у вигляді Fe2O3) змішували зі здрібненим антрацитом, окомковували, висушували, завантажували у відновний реактор і нагрівали в ізотермічному режимі до температури 850°С за рахунок електроенергії. Показники, що характеризують запропонований спосіб при характерних значеннях заявленого діапазону температур і складу газової фази, приведені в таблиці 1. У приведених прикладах виконання оптимальним по витратах енергії й екологічній чистоті є режим прикладу №8. Пріоритетним співвідношенням СО/СО2 у газовій фазі є величина 2/3. Збільшення цього значення підвищує імовірність утворення металевого заліза, а зменшення - погіршує умови відновлення цинку. 6 1200 1300 1400 1500 1600 1200 1300 1400 1500 1600 1200 1300 1400 1500 1600 3 2 2 3 1 4 ZnO 2,5 0 88,14 98,15 99,18 90,15 0 0 96,81 98,15 91,18 0 0 0 95,11 90,12 C 0,45 100 96,89 99,76 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 S 0,25 Таблиця 1 Показники, що характеризують запропонований спосіб СпіввідноТемпература Ступінь шення №пп обезцинкуобезцинСО/СО2 у вання, °С кування, % газовій фазі Хіміч. форма Fe в прод., (%) Fe++ Fe+++ FeM Питомий Сумарні Витрати викид питомі eнерговугілля, газів, що витрати, кг кг/кг відходять у.п./кг м3/кг – – – – – – – – – – – – – – – – 3,11 6,24 – – – – – – – – – – – –