Спосіб переробки цинковмісних відходів металургійного виробництва

1. Спосіб переробки цинковмісних відходів металургійного виробництва, що включає змішування відходів з вуглецевим відновником, сушіння, високотемпературну обробку одержаної суміші у C2 2 (19) 1 3 57382 4 цтва при температурі 1150-1450°С з температурою ковмісного продукту пилоподібною первинною відхідних газів 450-700°С [А.с. №1610197 від шихтою. 06.06.88p.]. Використання гранул діаметром більше 10мм У порівнянні з аналогом даний спосіб дозволяє при відновленні у випалювальній печі приводить отримати товарний цинковий продукт з більшою до різкого падіння ступеня добування цинку, тому повнотою добування цинку (до 65%), а також підщо пари цинку не устигають за час перебування у вищити швидкість перегону цинкового продукту. реакційній зоні залишити гранулу, а гранули діаОднак, недотягненим є повне добування цинку метром 4мм погіршують газопроникність аглошихз первинної сировини, товарний цинковий продукт ти при їх поверненні у аглодоменне виробництво. забруднений сполуками кальцію та магнію. ЗалиВраховуючи те, що при температурі 907°С мешається проблема забруднення навколишнього талевий цинк стає пароподібним, а при темперасередовища. турі 1100°С оксид цинку інтенсивно відновлюється, У основу винаходу поставлена задача ствооптимальна температура у реакційній зоні випарення такого способу переробки цинковмісних відлювальної печі задається 910-1100°С, що дозвоходів металургійного виробництва, у якому шляляє здійснювати реакцію відновлення цинку зі хом роздільного відведення пилогазової суміші з складу шихти у максимально можливому об'ємі, а різних частин випалювальної печі, а також за ратакож частково відновити залізо за рахунок надхунок використання гранул діаметром 4-10мм, сулишку вуглецевого відновника на одиницю маси шіння суміші до вмісту вологи 11-15мас.% та висоцинковмісного компонента шихти. котемпературної обробки суміші при температурі Причому підтримання у реакційній зоні випа910-1100°С протягом 1-2 годин, досягається підлювальної печі температури нижче 910°С привовищений ступінь добування товарного цинкового дить до зниження ступеня добування цинку з грапродукту з мінімальним вмістом домішок, а також нул, утворення проміжних сполук цинку, які не зниження шкідливого впливу відходів на навколивстигають залишити гранули, що випалюються, за шнє середовище. 1-2 години, що у свою чергу приводить до різкого Поставлена задача вирішується тим, що у віпадіння ступеня відновлення та сублімату парів домому способі переробки цинковмісних відходів цинку та його втратам з бракованими по вмісту металургійного виробництва, який включає змішуцинку гранулами. вання відходів з вуглецевим відновником, сушіння, Підтримання у реакційній зоні випалювальної високотемпературну обробку одержаної суміші у печі температури вище 1100°С викликає необґрунвипалювальній печі, відгін цинку і уловлювання товане збільшення витрат палива, яке не привосубліматів з одержанням оксиду цинку, згідно з дить до підвищення ступеня добування цинку з винаходом одержану суміш висушують до вмісту у шихти. ній вологи 11-15мас.%, гранулюють до одержання Перебування гранул у реакційній зоні випалюгранул розміром 4-10мм, високотемпературну обвальної печі менше 1 години приводить до падіння робку суміші ведуть при температурі 910-1100°С ступеня добування цинку, тому що, з одного боку, протягом 1-2 годин, уловлювання субліматів цинку не встигає завершитися процес відновлення цинку ведуть шляхом відведення 70-80% від загального у гранулах, а з іншого боку, пари цинку не встигаоб'єму цинковмісної пилогазової суміші з реакційють залишити гранулу за цей час. Перебування ної зони випалювальної печі, а залишковий об'єм гранул у реакційній зоні випалювальної печі понад пилогазової суміші відводять з холодного кінця 2 години не приводить до росту ступеня добуванвипалювальної печі. ня цинку, а лише викликає зниження питомої проУ другій конкретній формі виконання як вугледуктивності печі та підвищені витрати енергоносіїв. цевий відновник можуть бути використані відсіви Частина цинковмісної пилогазової суміші у кікоксу. лькості 70-80%, яка відводиться з реакційної зони З відведеної з холодного кінця печі цинковміспечі, містить в основному пилоподібні частки оксиної пилогазової суміші можуть виділяти цинкзаліду цинку, в незначній мірі забруднені частками зовмісний пил і повертати його на підшихтування шихти, які поступають у атмосферу печі з гранул, первинної гранульованої суміші, а знецинковані що стираються під час руху, чим забезпечується гранули - у аглодоменне виробництво. більш повне до 70% добування цинковмісного Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю продукту. При відведенні з реакційної зони менше ознак винаходу та досягаємим технічним резуль70% цинковмісної пилогазової суміші стається відтатом пояснюється наступним чином. повідне зниження ступеня добування товарного Грануляція шихти при вологості 11-15% по мацинкового продукту. Відвід з реакційної зони понад сі дозволяє отримувати гранули оптимальної міц80% цинковмісної пилогазової суміші приводить до ності для їх подальшого транспортування на супорушення газового режиму роботи випалювальшіння та забезпечити оптимальний вихід гранул ної печі та її теплового балансу. необхідного діаметру - 4-10мм. Здійснення процеРешта пилогазової суміші у кількості 20-30% су грануляції шихти з вологістю менше 11% по від загального об'єму, яка відводиться з холодного масі приводить до зниженого виходу гранул, прокінця печі, містить в основному залізовмісні тверді цес погіршується, з гранулятора виходить в основчастки первинної шихти зі зниженим вмістом оксиному сипка первинна шихта. ду цинку, які утворюються під час механічного стиВикористання при грануляції шихти з вологісрання гранул, ще не випалених у випалювальній тю більше 15% приводить до розсипання гранул печі. при виході з тарелі гранулятора, поступання сипкої Окремий відвід пилогазової суміші дає змогу шихти на випалення та значного забруднення цинотримувати високосортний цинковий продукт, який 5 57382 6 відбирається з реакційної зони, не забруднений склад - 100-300мкм. шихтовим пилом, а також використовувати збіднеСкладена шихта з масовим співвідношенням ний цинком пил, який відводиться з холодного кінцинковмісний пил:відсіви коксу = 1:0,1, відповідно, ця печі і який повертають на підшихтування перта вологості 10% по масі. У результаті гранулювинної гранульованої суміші для вторинної вання відібрані гранули діаметром 4-10мм. Сушінпереробки, а знецинковані гранули - в аглодомення гранул у даному випадку не вимагалося. Грануне виробництво, у результаті чого отримується ли подавали у випалювальну вельц-піч з значне зниження шкідливого впливу на навколиштемпературою у реакційній зоні 910°С. Тривалість нє середовище. випалювання - 1 година. Після випалювання і охоСпосіб переробки цинковмісних відходів металодження гранули проаналізовані на вміст цинку лургійного виробництва здійснюється таким чита оксиду заліза (III). Вміст компонентів склав, відном. повідно, 0,08 та 57% по масі. Цинковмісні шлами або їх суміш з цинковмісПилогазову суміш з печі відбирали двома поним пилом висушують у обертовій протитечійній токами - з реакційної зони печі - 78% по об'єму та з барабанній сушарці при температурі 200-400°С холодного кінця печі - 22% по об'єму. Пилогазові протягом 1 години до вмісту у ній вологи 11-15% з потоки, що відводилися, поступали на фільтрацію використанням як палива природного газу або з відбором твердої фази цинковмісного пилоподімазуту, або їх суміші. бного товарного продукту та цинковмісного пилу. Висушену суміш змішують з вуглецевим відноУловлений товарний цинковий продукт містив 72% вником (відсівами коксу або маслоокалиновмісниZnO. Цинкoзалізовмісний пил з вмістом оксиду ми відходами прокатного виробництва) при масоцинку 26,7% повернули на підшихтування первинвому співвідношенні компонентів 1:0,1-0,3 ної шихти, яка підлягає грануляції. відповідно у змішувачі і направляють на грануляРезультати експериментів при використанні цію у тарілчастий гранулятор, швидкість обертанрізних компонентів шихти і технологічних режимів ня якого встановлюється у межах від 1 до 5 об/хв., наведені у таблиці. кут нахилу тарелі - 20-40° до горизонту, встановПриклад 2 лення знімного ножа здійснюється у нижньому Використовували цинковмісний шлам мокрих секторі тарелі. газоочисток Маріупольського металургійного комОдержані гранули діаметром 4-10мм направбінату ім. Ілліча з хімічним складом, % по масі: Zn ляють на сушіння у барабанну обертову сушарку, 1,5; Fе2О3 - 58,5; як вуглецевий відновник викориспідсушують їх до вмісту вологи 5-6% при температовували пилоподібні відсіви коксу - див. турі 200-300°С протягом 0,5-1 години, потім наПриклад 1. правляють у протитечійну випалювальну барабанСпіввідношення компонентів шихти по масі ну піч на високотемпературну обробку для відгону цинквомісний шлам:вуглецевий відновник = 1:0,2, цинку та уловлювання субліматів цинку. Високовідповідно. температурну обробку проводять при температурі Після грануляції шихти з вологістю 12% по мау реакційній зоні печі 910-1100°С протягом 1-2 госі для відновлювального випалювання у вельцдин. печі використовували гранули діаметром 4-10мм. Цинковмісну пилогазову суміш відводять з реРежими випалювання: температура у реакційакційної зони випалювальної печі у кількості 70ній зоні вельц-печі 950°С, тривалість перебування 80% від загального об'єму цинковмісної пилогазогранул у реакційній зоні печі - 1,5 години. вої суміші, пропускають через котел-утилізатор Ефективність процесу оцінювалась за якістю тепла, уловлюють сублімати цинку з одержанням отримуваного товарного цинкового продукту (вміст товарного цинкового продукту. ZnO) та ступенем добування Zn з первинної шихти Залишковий об'єм пилогазової суміші (20-30%) (залишковий вміст Zn у знецинкованих гранулах). відводять з холодного кінця випалювальної печі, За результатами хімічного аналізу одержаного направляють на уловлювання збідненого цинком товарного цинкового продукту, уловленого з пилопилу, потім направляють її на підшихтування пергазової суміші, що видаляється з реакційної зони винної гранульованої суміші для вторинного виковельц-печі, установлено, що концентрат містив ристання. 72,8% ZnO, вміст оксиду цинку пилу, відібраного з Знецинковані гранули з вмістом цинку до холодного кінця вельц-печі - 27,0%. 0,075% направляють у аглодоменне виробництво. Знецинковані гранули після вельц-печі містили Одержаний цинковий продукт з вмістом цинку 0,08% Zn та 59,3% Fe. до 75% направляють споживачу. Об'єм пилогазової суміші, яка відводиться з Приклад 1 реакційної зони - 80% від загального об'єму. Як первинну цинковмісну сировину використоПриклад 3 вували пил сухої газоочистки за кисневим конверВикористовували суміш первинних цинковмістором Новолипецького металургійного комбінату з них сировинних матеріалів - шлам зоочисток маросновним хімічним складом, % по масі: Fe2О3 тенівського цеху металургійного комбінату "Север56,1; Zn - 0,9; МnО - 3,8; СаО - 2,2; Аl2О3 - 4,4; SiO2 сталь" з вмістом Zn -1,9% та пил газоочисток - 6,9; MgO -1,1; Σ Na2O; K2O - 0,2; Pb - 0,4. Фазовий доменного цеху з вмістом Zn - 0,9% по масі при масовому співвідношенні компонентів 50:50%. склад: Mn3ZnC; ZnO2SiO2; ZnFe2O4; ZnFe2O3; Вміст заліза у обох компонентах складав приблизZnPb2O3; Fе3О4. Фракційний склад - 100-300мкм. но 57,8% по масі. Як вуглецевий відновник використовували пиСуміш цинковмісних компонентів з вуглецевим лоподібні відсіви коксу з хімічним складом, % по відновником - масло-відходами прокатного виробмасі: С - 85,2; S - 1,9; Зола - 12,8. Фракційний 7 57382 8 ництва готували при співвідношенні компонентів Об'єм пилогазової суміші, що відводиться з 1:0,28 по масі. реакційної зони - 75% від загального об'єму. Гранули з вологістю 14% по масі відбирали з Об'єм пилогазової суміші, яка відбирається з діаметром 4-10мм. реакційної зони, по номерам експериментів (% Режим випалювання у вельц-печі: температузагального об'єму): 1 - 78; 2 - 80; 3 - 75; 4 - 70; 5 ра 1050°С, тривалість перебування гранул у реак77; 6 - 79; 8 - 81; 9 - 85; 11 - 76; 1 3 - 77; 14 - 80; 16 ційній зоні печі - 2 години. - 79. У експериментах 8; 9; 14 через підвищений Вміст ZnO у одержаному товарному цинковооб'єм пилогазової суміші, що відбирається з реакму продукті - 73,1% по масі, вміст Zn у знецинкоційної зони, виникає порушення газового балансу ваних гранулах - 0,085% по масі, заліза - 58,5%, печі. вміст оксиду цинку у пилові, відведеному з холодГранули діаметром 1-3мм непридатні для поного кінця вельц-печі - 26,0% вернення у аглодоменне виробництво. Таблиця № досліду та вид сировини МеталоСклад шихти, часвмісний комтки понент Вміст, % по Компоненти масі ЦинкоВідZn Feзаг. вмісний новник компонент 2 3 4 5 1 1. Пил конвер0,9 торний 2. Шлам марте1,5 нівський 3. Шлам мартенівський та пил 1,9+0,9 доменний (50:50%) 4. Пил електростале9,9 плавильний 5. Пил марте2,1 нівський 6. Пил конвер2,8 торний 7. Пил конверторний 50% та 2,1 шлам мартенівський 50% 8. Те саме 2,1 9. Те саме 2,1 10. Пил марте3,7 нівський 11. Те саме 3,7 12. Шлам мар5,1 тенівський 13. Те саме 5,1 14. Шлам до1.9 менний 15. Пил елект4,1 ростатичний 16. Те саме 4,1 Реакційна зона Вміст, % вельц-печі Вологість Діаметр шихти при гранул, що Час гранувипаZnO у Темпе- переZn у люванні, люються, конратура, бування гра% по масі мм цернТ, °С гранул нулах траті (годин) 6 7 8 9 10 11 56,1 1 ο,ι 11 4-10 910 1 72,0 0,08 58,5 1 0,2 12 4-10 950 1,5 72,8 0,08 57,8 1 0,28 14 4-10 1050 2 73,1 0,085 59,1 1 0,3 15 4-10 1100 1,8 75,0 0,075 56,2 1 0,25 14 4-10 990 1,8 72,0 0,08 58,8 1 0,3 15 4-10 1090 2,0 72,5 0,085 59,1 1 0,4 16 Гранули руйнуються 59,1 59,1 1 1 ο,ι 0,08 15 15 1150 1050 1,5 0,9 60,0 41,1 0,12 0,17 58,6 1 0,3 9,5 58,6 1 0,27 10,5 1100 1,0 61,7 0,08 59,0 1 0,35 12 59,0 1 0,3 14 11-15 11-15 Гранули руйнуються 1-3 Гранули руйнуються 4-10 1200 2,5 60,0 0,095 58,5 1 0,15 12 4-10 1100 2,0 37,9 0.21 60,2 1 0,1 14 4-10 890 2,0 40,9 0,32 60,2 1 0,1 15 1-3 950 1,5 71,3 0,08 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 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