СПОСОБ ОБЕДНЕНИЯ ТВЕРДЫХ МЕДНО-ЦИНКОВЫХ ШЛАКОВ
PROCEDURE FOR DEPLETION OF SOLID COPPER-ZINC SLAG

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:
2
2
С+O=CO,
2
CO+С=2СО,
2
2
2CuO+С=4Cu+CO,
2
2
CuO+СО=2Cu+CO,
2
4
2
3
2
2CuFeO+С=2Cu+2FeO+СО,
ZnO+C=Zn+CO,
2
ZnO+CO=Zn+CO,
2
4
2
3
2
2ZnFeO+С=2Zn+2FeO+CO
2
2Zn+O=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.
2
Пример 1. Медно-цинковый шлак состава, мас.%: Cu - 2,19%; Zn - 12,5%; Fe - 44%; SiO - 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