Спосіб переробки цинковмісних відходів металургійного виробництва

1. Спосіб переробки цинковмісних продуктів металургійного виробництва, що включає змішування відходів металургійного виробництва з вуглецевим відновником, грануляцію отриманої шихти, сушіння і високотемпературну обробку гранул у випалювальній печі, уловлювання перегонів цинку шляхом відводу основного об'єму пилогазової суміші з реакційної зони випалювальної печі і відводу частини, що залишилася, пилогазової суміші з холодного кінця випалювальної печі, який відрізняється тим, що відведену з холодного кінця випалювальної печі пилогазову суміш просмоктують через шар вуглецевого відновника, нагрітого до температури 910-1100°С, і направляють у газоочистку на уловлювання утворених перегонів цинку. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що пилогазову суміш просмоктують через шар вуглецевого відновника товщиною 400-900 мм. 3. Спосіб за одним з пп.1, 2, який відрізняється тим, що пилогазову суміш просмоктують через шар вуглецевого відновника, що має розмір дисперсних часток 5-10мм. Корисна модель відноситься до переробки цинковмісних відходів, а саме шламів і пилів мокрих і сухих газоочисток доменного, мартенівського, конвертового, електроплавильного та інших, виробництв і може бути використай в чорній і кольоровій металургії. Відомий спосіб одержання товарного цинкового продукту з пилу металургійного виробництва, переважно електросталеплавильного, що включає змішання і грануляцію первинного цинкового пилу з залізовмісним матеріалом, високотемпературне відновлення отриманої шихти вуглецевим відновником, очищення пилогазового потоку з уловлюванням у газоочистці під час охолодження пар цинку, повернення залізовмісного продукту на переділ добування заліза. Очищення запилених газів здійснюють просмоктуванням їх через шар кускового вапняку до вмісту цинку в ньому 5-25 %, після чого вапняк подрібнюють і подають на подшихтовку первинного цинковмісного пилу в кількості ЗО 40% від ваги пилу, при цьому для очищення пилу подають нову порцію вапняку, розмір гранул якого складає 1-Змм (А.с. СРСР №1749282 від 22.03.92р.). При цьому вміст цинку в одержуваному товарному цинковому продукті доходить до 62%. Недоліком даного способу є неповний витяг цинку із сировини (до 62%), низький наскрізний ступінь витягу цинку із сировини (до 98%) і забруднення одержуваного товарного цинкового продукту з'єднаннями кальцію, що містяться в шарі кускового вапняку, а також забруднення навколишнього середовища цинковмісними викидами газоочистки. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб переробки цинковмісних відходів металургійного виробництва, обраний як прототип, що включає змішування відходів з вуглецевим відновником, сушіння, високотемпературну обробку отриманої суміші у випалювальній печі, відгін цинку й уловлювання перегонів з одержанням оксидів цинку, при цьому отриману суміш висушують до вмісту вологи в ній 11-15 мас. %, гранулюють до одержання гранул розміром 4-10мм, високотемпературну обробку суміші ведуть при температурі 910-1100°С протягом 1-2 годин, уловлювання перегонів цинку ведуть шляхом відводу 70-80% від загального об'єму цинковмісної пилогазової суміші з реакційної зони випалювальної печі, а об'єм, що залишився, пилогазовой суміші відводять з холодного кінця випалювальної печі (патент України №57382 -А, опубл. 16.06.2003.). Даний спосіб дозволяє підвищити ступінь витягу товарного цинкового продукту з мінімальним CM 4720 вмістом домішок і знизити шкідливий вплив викидів на навколишнє середовище. Однак недоліком даного способу залишається низький наскрізний ступінь витягу цинку із сировини (до 98%), а також забруднення навколишнього середовища цинковмісними викидами газоочистки. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого способу переробки цинковмісних відходів металургійного виробництва, у якому шляхом просмоктування відведеної з холодного кінця випалювальної печі пилогазової суміші через шар вуглецевого відновника, нагрітого до температури 910-1100°С, досягають підвищення наскрізного ступеня витягу цинку із сировини і підвищують якість товарного цинкового продукту, а також знижують забруднення навколишнього середовища. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі переробки цинковмісних продуктів металургійного виробництва, що включає змішання відходів металургійного виробництва з вуглецевим відновником, грануляцію отриманої шихти, сушіння і високотемпературну обробку гранул у випалювальній печі, уловлювання перегонів цинку шляхом відводу основного об'єму пилогазовой суміші з реакційної зони випалювальної печі і відводу частини, що залишилася, пилогазовой суміші з холодного кінця випалювальної печі, відповідно до винаходу відведену з холодного кінця випалювальної печі пилогазову суміш просмоктують через шар вуглецевого відновника, нагрітого до температури 910 - 1100°С, і направляють у газоочистку на уловлювання утворених перегонів цинку. Переважно пилогазову суміш просмоктувати через шар вуглецевого відновника товщиною 400900мм. Переважно пилогазову суміш просмоктувати через шар вуглецевого відновника, що має розмір дисперсних часток 5-1 Омм. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак винаходу і результатом, що досягається, пояснюється таким чином. Цинковмісна пилогазова суміш, що відводиться з холодного кінця протитечійной випалювальної печі, при окисному складі атмосфери у випалювальній печі містить в основному пилоподібні частки оксиду цинку, забруднені не прореагувавшими частками шихти, що надходять з стертих в процесі руху гранул у печі. Це забезпечує вміст цинку в одержуваному товарному цинковому продукті в межах до 65%. Просмоктування пилогазовой суміші, що відводиться з холодного кінця випалювальної печі, через шар розпеченого до температури 910 1100°С вуглецевого відновника товщиною шару 400 - 900мм із розмірами дисперсних часток 5 - 1 0 мм дозволяє провести відновлення часток, що залишилися в непрореагувавшій раніше шихті і додатково витягти з'єднання цинку, що містяться в ній. Це відбувається внаслідок того, що під впливом високої температури відбувається додаткове відновлення цинку з пилогазовой суміші. При цьому оптимальна температура відновлення цинку обрана 910 -1100°С с обліком того, що при температурі нижче 910°С відбувається зниження ступеня витягу цинку і утворення проміжних з'єднань цинку, що не витягаються із суміші. Підвищення температури понад 1100°С є недоцільним, тому що подальше підвищення температури не приводить до підвищення ступеня витягу цинку. У результаті просмоктування пилогазової суміші через розпечений вуглецевий відновник забезпечують збільшення наскрізного ступеня витягу цинку понад 98% і одержують товарний цинковий продукт більш високої якості. На фіг. 1 представлена технологічна схема процесу переробки цинковмісних відходів основного металургійного виробництва. Спосіб переробки цинковмісних відходів металургійного виробництва здійснюється в такий спосіб. Цинковмісні шлами або їхні суміші з цинковмісним пилом висушують в обертової протитечійній барабанній сушарці при температурі 200 - 400°С протягом однієї години до вмісту в ній вологи 1115% з використанням як палива природного газу або мазуту, або їхній суміші. Висушену суміш змішують з вуглецевим відновником (відсівами коксу або маслоокалиновмісними відходами прокатного виробництва) при масовому співвідношенні компонентів 1:0,1-0,3 відповідно в змішувачі і направляють на грануляцію в тарілчастий гранулятор, швидкість обертання якого встановлюється в межах від 1 до 5 об./хв., кут нахилу тарели - 20-40° до горизонту, установлення з'ємного ножа здійснюється в нижній секції тарелі. Отримані гранули діаметром 4-10мм направляють на сушіння в стрічкову сушарку, підсушують їх до змісту вологи 5 - 6% при температурі 200 300 °С протягом 0,5 - 1 години, потім направляють у протитечійну випалювальну барабанну обертову піч на високотемпературну обробку для відгону цинку та уловлювання перегонів цинку, що входить до складу гранул, вуглецевим відновником і часткового відновлення заліза. Високотемпературну обробку проводять при температурі в реакційній зоні печі 910 - 1100°С протягом 1 - 2 годин. Цинковмісну пилогазову суміш відводять з реакційної зони випалювальної печі в кількості 70 80% від загального об'єму пилогазовой суміші, пропускають через котел-утилізатор, уловлюють перегони цинку з одержанням товарного цинкового продукту. Об'єм пилогазовой суміші (20 - 30%),що залишився, відводять з холодного кінця протитечійной випалювальної печі, просмоктують її через шар вуглецевого відновника товщиною 400 - 900мм із розмірами дисперсних часток 5 - 10 мм при температурі в шарі 910 - 1100 °С, пропускають через котел-утилізатор тепла й уловлюють перегони цинку в тканином газоочистном фільтрі з одержанням високосортного товарного цинкового продукту. Знецинковані гранули з вмістом цинку до 0,08% і заліза більш 67% направляють в агломенне виробництво. Отриманий високосортний товарний цинковий продукт з вмістом цинку до 75% направляють споживачу. Наскрізний ступінь витягу цинку складає 99,1 99,5%. Приклад 1. У якості вихідної цинковмісної сировини використовували пил сухої газоочистки за кисневим конвертером Маріупольського металургійного 4720 комбінату ім. Ілліча з основним хімічним складом, мас. %: Fe 2 O 3 - 59,7; Zn - 2,9; Mn - 2,8; Са - 3,4; АІ2Оз - 3,6; SiO2 - 5,9; Mg - 2,4; і Na2O, K2O - 0,8; Pb - 0,4. Фазовий склад: MnsZn; Zn x 2SiO2; ZnFe2O4; ZnFe 2 O 3 ; Zn РЬ2Оз; Fe3O4. Фракційний склад - до ЮОмкм. У якості вуглецевого відновника використовували відсіви коксу з хімічним складом, мас. %: 3 85,7; S-1,5; зола - 12,6. Фракційний склад - до ЮОмкм. Складено шихту з масовим співвідношенням цинковмісна пил : відсівання коксу = 1:0,1, відповідно, з вологістю 10% мас. Відібрано гранули оптимального діаметра 4 - 1 0 мм. Гранули після сушіння до вологості 6% подавали в протитечійну обертову барабанну випалювальну піч з температурою в реакційній зоні 950°С. Тривалість випалу 1 година. Після випалу й охолодження гранули проаналізовані на вміст цинку і тривалентного заліза. Вміст цих компонентів складає 0,08 і 58,0 мас. %, відповідно. Пилогазову суміш з холодного кінця печі просмоктували через шар вуглецевого відновника товщиною 900 мм із крупностю часток 5 - 10мм і температурою 910°С, подавали на утилізацію тепла і далі направляли на газоочистку відомими способами з наступним дозуванням, упакуванням і відправленням споживачу. Уловлений товарний цинковий продукт містив 72,5 мас. % цинку. Наскрізний ступінь витягу цинку склав 99,4%. Результати експериментів при використанні різних компонентів шихти і технологічних режимів приведені в таблиці 1. Приклад 2. Використаний цинковмісний шлам мокрих газоочисток Маріупольського металургійного комбінату ім. Ілліча з хімічним складом, мас. %: Zn - 8,5; Fe2O3 - 59,5; у якості вуглецевого відновника використані відсіви коксу аналогічно прикладу 1 з вихідної крупностью 0-10 мм, що подрібнювали попередньо до крупности менш ЮОмкм. Склад шихти: цинкосодержащий шлам : дрібнодисперсний вихідний вуглецевий відновник, відповідно, = 1:0,2. Для відбудовного випалу в протитечійной випалювальної печі використовували гранули діаметром 4 - 10мм після їх сушки до вологості 5-6%. Режими випалу: температура в реакційній зоні випалювальної протитечійной печі 1100 °С, тривалість перебування гранул у реакційній зоні печі 1,5 години. Ефективність процесу оцінювали по якості одержуваного товарного цинкового продукту (вміст Zn), знецинкованих гранул (зміст Zn і Fe) і наскрізного ступеня витягу Zn з вихідної шихти. Пилогазову суміш з холодного кінця печі просмоктували через шар вихідного вуглецевого відновника товщиною 400мм із розмірами часток 510мм і температурою Ю00°С пропускали через котел-утилізатор тепла, направляли на газоочистку відомими способами з подачею уловленого товарного цинкового продукту на дозування й упакування. Вміст Zn у товарному продукті складало 72,8 %. Знесцинковані гранули після випалювальної печі містили 0,075 мас. % Zn і 59,4 мас. % Fe. Наскрізний ступінь витягу цинку склав 99,5 %. Приклад 3. Використовували суміш вихідних цинковмісних сировинних матеріалів - шлам газоочисток мартенівського цеху металургійного комбінату ВАТ «Северсталь» з вмістом Zn - 2,0 % і пил газоочисток доменного цеху з вмістом Zn - 0,9 % при масовому співвідношенні цинковмісних компонентів у шихті 50:50%. Вміст заліза в обох компонентах склало приблизно 58, 8 мас. %. Суміш цинковмісних компонентів з вуглецевим відновником - кам'яним вугіллям крупностю до 100 мкм готували при співвідношенні компонентів 1:0,3 по масі. Вологість гранульованої шихти 14 мас. %. Відбирали гранули діаметром 4-10 мм. Режим випалу в протитечійной випалювальної печі: температура 1100 °С, тривалість перебування гранул у реакційній зоні печі - 2 години. Пилогазовую суміш з холодного кінця печі просмоктували через шар вуглецевого відновника товщиною 600 мм із розмірами часток 5 - 10мм і температурою 1Ю0°С, далі направляли на утилізацію тепла, потім її направляли на газоочистку відомими способами з подачею уловленого товарного цинкового продукту на дозування й упакування. Вміст цинку в отриманому товарному цинковому продукті - 72,1 % по масі, вміст цинку в знецинкованих гранулах - 0,08 мас. %, заліза - 59,8 мас. %. Наскрізний ступінь витягу цинку склав 99,1%. Приклад 4. Використана цинковмісний пил сухої газоочистки після електросталеплавильной печі Молдавського металургійного заводу з вмістом Zn - 9,9% і Fe - 60,1 мас. %. Гранули готували із шихти, яка складає з цинковмісної пилу і мелкодисперсного вуглецевого відновника (1:0,3), що утримує 80% пилоподібного коксу і 20 % кам'яного вугілля. Вологість вихідної шихти -15%. Для випалу в печі відбирали гранули діаметром 4 -10 мм, висушені до вологості 5-6%. Режим відбудовного випалу гранул у протитечійной випалювальної печі: температура в реакційній зоні печі 1100°С, тривалість перебування гранул у реакційній зоні печі -1,8 години. Пилогазовую суміш з холодного кінця печі просмоктували через шар вуглецевого відновника товщиною 900 мм із розмірами часток 5-10мм при температурі шару 9Ю°С, з наступною утилізацією тепла і газоочисткою відомими способами. Вміст цинку в отриманому товарному цинковому продукті - 65,0 мас. %, вміст цинку в знецинкованих гранулах - 0,075%, заліза - 60,7%. Загальний ступінь витягу цинку - 99,0 %. Приклад 5. Умови експерименту відповідають даним приклада 4 за винятком: - температура в шарі восстановителя - 950°С, - розміри часток відновника в шарі - 6 - 15мм, - товщина шару відновника - 350мм. Відзначено, що спостерігалося погіршення роботи газового тракту газоочистки в результаті збільшення газопроникності шару вуглецевого відновника при роботі на частках з розмірами більш 5мм і збільшення проскакування часток шихти крізь тонкий фільтруючий шар відновника. Уловлений товарний цинковий продукт містив 71,0% цинку, вміст цинку в знецинкованих гранулах - 0,08%, заліза - 60,1%. Загальний ступінь витягу цинку- 98,0%. 4720 Таким чином, даний спосіб переробки цинковмісних відходів металургійного виробництва завдяки просмоктуванню відведеного з холодного кінця випалювальної печі пилогазовой суміші через шар вуглецевого відновника, нагрітого до тем 8 ператури 910 - 1100°С, дозволяє підвищити наскрізний ступінь витягу цинку із сировини і підвищити якість товарного цинкового продукту, а також і знизити забруднення навколишнього середовища. Таблиця1 Вміст компонентов, % В знецинкоВ товарном ванних гранулах цинковом продукті Fe Zn общ 72,5 0,08 58,0 Сквозна стіпень витягання цинка, % мас % Температура в шарі вуглецевого відновника, °С Розмір часток вуглецевого відновника.ММ Товщина шару вуглецевого відновника.ММ 8,2 910 5-Ю 900 8,0 1000 5-Ю 400 72,8 0,075 59,4 99,00 5,0+2,9 1100 5-Ю 600 72,1 0,08 59,4 98,9 Вихідний № досліду та вид сировини ВМІСТ Zn 1 Пил конверторна 2 Шлам мартеновський 3 Шлам мартеновський и домена пил (50 50%) 4 Пил електросталеплавильна 5 Пил мартеновська 6 Пил конверторна 7 Пил конверторна та шлам мартеновський (50 50%) 8 Пил конверторна та шлам мартеновський (50 50%) 9 Пил конверторна та шлам мартеновьский (50 50%) 99 03 2,5 91 3-4 900 65,5 0,075 60,7 97,0 2,1 2,8 950 1150 6-15 5-10 350 400 71,0 72,5 0,075 0,08 60,1 59,8 96,4 97,2 2,1+3,5 1000 2-Ю 800 63,1 0,08 59,1 97,1 2,1 900 5-Ю 400 64,0 0,08 59,1 2,1 950 1-Ю 1000 61,8 0,08 59,1 Очищен* гази * «атмосферу Исходный Zn-шлам (пил) Вуглецевий відновник іЬшогазова суміш з реакшоноїй зони печі Високосортний ииккевмй токарний продукт (75-79 % Zn) споживачу ФІГ. 1 Комп'ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 37 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 42, 01601