Спосіб знеміднення вторинного чорнового свинцю

Реферат: Винахід належить до кольорової металургії, а саме - до способу рафінування вторинного чорнового свинцю від міді. Спосіб рафінування чорнового свинцю від міді проводять у два етапи, причому на першому етапі виконують знеміднення свинцю ліквацією - охолодженням чорнового свинцю від 800-900 °C до 600-620 °C і зняттям сухих шлікерів, повторним охолодженням до 350-370 °C і зняттям жирних шлікерів, а на другому етапі виконують тонке знеміднення чорнового свинцю сумішшю порошку сірки S з сульфідом Me 2S5 миш'яку або сурми в співвідношенні (Me2S5:S)=8-12, вологістю 3-5 мас. %, що вмішують в розплавлений свинець мішалкою в кількості 3,5-6,5 кг суміші з сульфідом миш'яку або в кількості 3,3-6,3 кг суміші з UA 105938 C2 (12) UA 105938 C2 сульфідом сурми на 1 кг міді, що видаляється, при температурному інтервалі 480-520 °C. Винахід забезпечує зниження втрат свинцю за рахунок зниження його вмісту в шлікерах, зменшення викидів діоксиду сірки та підвищення екологічної безпеки цього виробництва. UA 105938 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до кольорової металургії й може бути використаний для рафінування чорнового свинцю і свинцевого сплаву від міді. Чорновий свинець, одержуваний тим або іншим методом, повинен піддаватися рафінуванню від цілого ряду домішок, основними з яких є: мідь, вісмут, олово, миш'як, сурма, срібло, кадмій і деяких інших. У цьому випадку питання стоїть про рафінування від міді (обезмідненні). Як найближчий аналог нами взятий спосіб рафінування чорнового свинцю від міді, відповідно до якого видалення міді проводять у два етапи: на першому етапі роблять знеміднення свинцю ліквацією - охолодженням чорнового свинцю від 800-900 °C до 600-620 °C і зняттям сухих шлікерів, повторним охолодженням до 350-370 °C і зняттям жирних шлікерів; на другому етапі роблять тонке знеміднення чорнового свинцю порошкоподібною сіркою, що вмішується в розплавлений свинець мішалкою в кількості 1-1,5 кг сірки на 1 тонну чорнового свинцю при температурі 340-350 °C [Свинец вторичный: Монография / Бредихин В.Н., Маняк Н.А., Кафтаненко А.Я. Донецк: ДонГТУ, 2005. - С. 164-169]. Недоліками зазначеного способу є наступні: - високий вміст свинцю в шлікерах, одержуваних у ході другого етапу процесу обезміднення (тонкого знеміднення) - до 95 мас. %, що обумовлено підвищеним об'ємом сірки, що вводиться в розплав, i високою в'язкістю свинцю при температурах, близьких до температури плавлення. Надлишок сірки реагує зі свинцем по реакції Pb+S→PbS, збільшуючи тим самим кількість свинцю в шлікерах; - підвищені викиди діоксиду сірки, що утвориться в результаті її вигоряння при уведенні в розплав по реакції S+О2→SO2. Це пов'язане з уведенням підвищеного об'єму сірки. Нами вирішувалася задача зниження втрат свинцю за рахунок зниження його вмісту в шлікерах і зменшення викидів діоксиду сірки. Поставлена задача вирішувалася тим, що в способі рафінування чорнового свинцю від міді, відповідно до якого видалення міді проводять у два етапи, причому на першому етапі роблять знеміднення свинцю ліквацією - охолодженням чорнового свинцю від 800-900 °C до 600-620 °C і зняттям сухих шлікерів, повторним охолодженням до 350-370 °C і зняттям жирних шлікерів, відповідно до винаходу, на другому етапі роблять тонке знеміднення чорнового свинцю сумішшю порошку сірки S з сульфідом Me2S5 миш'яку або сурми в співвідношенні (Me2S5:S)=812, вологістю 3-5 мас. %, що вмішується в розплавлений свинець мішалкою в кількості 3,5-6,5 кг суміші з сульфідом миш'яку або в кількості 3,3-6,3 кг суміші з сульфідом сурми на 1 кг міді, що видаляється, при температурному інтервалі 480-520 °C. Розкриємо суть пропонованого рішення. Сульфіди миш'яку й сульфіди сурми мають аналогічні хімічні властивості, при цьому сульфід (V) при температурі розкладання tрозкл перетворюється в сульфід (III) Ме2S3 з виділенням активних атомів сірки: Me2S5→Me2S3+2S. (1) Температура розкладання для As2S5 становить близько 500 °C, а для Sb2S5 становить 170 °C. Умови для реакції (1) поліпшуються в присутності порошкоподібної сірки внаслідок додаткового розігріву при окислюванні сіркою свинцю (Pb+S→PbS + теплота). Тому, починаючи з температури 480 °C, має місце більш повне проходження реакції (1) для сульфіду (V) миш'яку при мінімальному об'ємі сірки, що вводиться, що забезпечує для нього температуру розкладання мінімум 500 °C у локальних областях, де сульфід миш'яку й сірка взаємодіють. Тим більше, реакція (1) відбувається у випадку додавання сульфіду сурми. Верхню межу температурного інтервалу можна встановити 520 °C, що продиктовано міркуваннями економії енергоресурсів і запобігання прискореного вигоряння сірки. Активні атоми сірки, що виділяються при реакції (1), вступають у реакцію з міддю: 2Cu+S→Cu2S. (2) Тому суміш порошку сірки S із сульфідом Ме2S5 значно підвищує здатність сірки з'єднуватися з міддю. Це дозволяє зменшити кількість сірки що уводиться, і домогтися необхідного технічного результату: зниження втрат свинцю за рахунок зниження його змісту в шлікерах і зменшення викидів діоксиду сірки. Якщо в суміші співвідношення сульфіду Me2S5 до сірки S буде менш 8, то вміст сірки буде надмірно, що приведе до підвищення вмісту свинцю в шлікерах і підвищенню вмісту діоксиду сірки в газах, що відходять. Якщо в суміші співвідношення сульфіду Me 2S5 до сірки S буде більше 12, то значно знизиться ефект спільної дії суміші сульфіду й сірки, що призведе до перевитрати суміші або до відсутності необхідної глибини очищення свинцю від міді. 1 UA 105938 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Зволоження суміші в межах 3-5 мас. % сприяє зниженню змісту свинцю в шлікерах за рахунок зменшення об'єму захопленого в процесі ліквації сульфідів металевого свинцю й продуктів розкладання Me2S5 при проходженні пари води через шар шлікерів. Крім того, зволоження суміші сприяє зменшенню вигоряння сірки із суміші при її уведенні в розплав і, відповідно, зниженню викидів діоксиду сірки в робочу зону й атмосферу. При вологості суміші менш 3 мас. % ефект зменшення вмісту металевого свинцю в шлікерах незначний. А при вологості суміші більше 5 мас. % можливі викиди розплаву за рахунок швидкого утворення великого об'єму пари води при підвищених температурах розплаву. При кількості суміші з сульфідом миш'яку менш 3,5 кг на 1 кг міді, що видаляється, знижується ефективність витягу міді. А при кількості суміші з сульфідом миш'яку більше 6,5 кг на 1 кг міді, що видаляється, не відбувається росту ефективності вилучення міді. Тому подібне збільшення кількості суміші недоцільно. Оскільки суміш з сульфідом сурми перебуває в більше сприятливих умовах - реакція (1) іде інтенсивніше (адже вона починається при більш низьких температурах), та потрібно трохи менша кількість такої суміші: 3,3-6,3 кг суміші з сульфідом сурми на 1 кг міді, що видаляється. Пропоноване технічне рішення може бути використане на підприємствах по переробці вторинної свинцевої сировини й одержання свинцю й свинцевих сплавів. Заявлений спосіб реалізується таким чином. Після проведення першої стадії процесу знеміднення - видалення міді ліквацією, температуру розплаву в рафінувальному казані встановлюють у діапазоні 480-520 °C. Після зняття шлікерів першого етапу в казан установлюють мішалку, за допомогою якої перемішують розплав зі швидкістю, необхідної для утворення "лійки". Підготовлену суміш сульфіду (V) Me 2S5 із сіркою S, зволожену, відповідно до формули винаходу, засипають порціями в "лійку". Загальний об'єм суміші розраховується зі співвідношення суміші на 1 кг міді, відповідно до формули винаходу. Після уведення кожної порції суміші знімають шлікери. Час проведення операції становить від 25 до 80 хвилин залежно від об'єму рафінувального казана. Приведемо конкретні приклади знеміднення чорнового свинцю з вторинної сировини. Знеміднення до вмісту міді не більше 0,001 мас. % при виробництві м'якого свинцю марки С1 виконують за ГОСТ 3778-98. Приклад 1 Чорновий свинець в об'ємі 100 т після першого етапу процесу знеміднення ліквацією, закінченого при температурі 370 °C, піддавався операції тонкого знеміднення сіркою. Після зняття шлікерів знеміднення першого етапу вміст міді в чорновому свинці склало 0,066 мас. %. Температура розплаву була знижена з 370 °C до 345 °C, у рафінувальний казан була встановлена мішалка, і в лійку, що утворилася, була уведена порошкоподібна сірка з розрахунку 1,25 кг на тонну чорнового свинцю п'ятьма порціями по 25 кг. Загальний об'єм сірки, що уводиться, склав 125 кг. Після кожного порціонного уведення знімалися шлікери й контролювався залишковий вміст міді. Остаточний вміст міді після повного уведення сірки склало 0,0009 мас. %. Операція тривала 2 год. Середній вміст свинцю в шлікерах склав 93 мас. %. Вміст діоксиду сірки в газах, що відходять, у системі витяжної вентиляції, обмірюваний стаціонарним газоаналізатором ДОЗОР-С фірми "Українська енергетична компанія" (див. наприклад, http: //ukrenergy.com.ua/industrial.html), а також переносним газоаналізатором димових газів "Синтез" (див. наприклад, http: //www.sintes.com.ua/), склав 2800-3300 ррm (млн. 1 ). Приклад 2 Чорновий свинець в об'ємі 100 т після першого етапу процесу знеміднення ліквацією, закінченого при температурі 360 °C, піддавався операції тонкого знеміднення. Після зняття шлікерів знеміднення першого етапу вміст міді в чорновому свинці склало 0,067 мас. %. Температура розплаву була підвищена з 360 °C до 510 °C, у рафінувальний казан була встановлена мішалка, і в "лійку", що утворилася, була уведена суміш Sb2S5 з сіркою S. Суміш готувалася зі співвідношенням (Sb2S5:S)=10 і воложилася до 4 мас. %. Кількість суміші розраховувалося з умови видалення загальної кількості міді 67 кг (з 0,067 мас. % до менш 0,001 мас. % з 100 т чорнового свинцю) - по 5 кг суміші на 1 кг міді, що видаляється. Кількість суміші склала 335 кг, у тому числі 30,5 кг сірки. Уведення суміші здійснювалося трьома порціями в "лійку": перша порція 150 кг суміші (у тому числі 13,6 кг сірки), друга - 100 кг суміші (у тому числі 9,1 кг сірки) і третя - 85 кг суміші (у тому числі 7,8 кг сірки). Після кожного уведення знімалися шлiкери й контролювався залишковий вміст міді. Остаточний вміст міді після повного уведення суміші склало 0,0008 мас. %. Операція тривала 1 год. 10 хв. Середній вміст свинцю в шлікерах склав 74 мас. %. 2 UA 105938 C2 Вміст діоксиду сірки в газах, що відходять, у системі витяжної вентиляції, обмірюваний тими -1 ж газоаналізаторами, як і в першому прикладі, склало 800-1200 ррm (млн. ). Як видно з представлених прикладів, заявлений спосіб має переваги перед найближчим аналогом, забезпечуючи досягнення необхідного технічного результату. 5 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 Спосіб рафінування вторинного чорнового свинцю від міді, відповідно до якого видалення міді проводять у два етапи, причому на першому етапі роблять знеміднення свинцю ліквацією охолодженням чорнового свинцю від 800-900 °C до 600-620 °C і зняттям сухих шлікерів, повторним охолодженням до 350-370 °C і зняттям жирних шлікерів, який відрізняється тим, що на другому етапі роблять тонке знеміднення чорнового свинцю сумішшю порошку сірки S з сульфідом Me2S5 миш'яку або сурми в співвідношенні (Me2S5:S)=8-12, вологістю 3-5 мас. %, що вмішують в розплавлений свинець мішалкою в кількості 3,5-6,5 кг суміші з сульфідом миш'яку або в кількості 3,3-6,3 кг суміші з сульфідом сурми на 1 кг міді, що видаляється, при температурному iнтервалі 480-520 °C. Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3