ЛИНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАМОВ АККУМУЛЯТОРНОГО ЛОМА

4
2
Полезная модель относится к металлургическому производству и может быть использована для переработки свинецсодержащих шламов аккумуляторного лома с получением металлического свинца и осадка сульфата натрия. (Шламы аккумуляторного лома представлены кислородными соединениями свинца - PbSO, PbO, PbO, PbS. Содержание свинца составляет 75-78%).
Известна линия переработки шламов аккумуляторного лома, включающая бункерно-шихтовочный передел накопления, взвешивания, транспортировки и шихтования шламов, флюсов, оборотных материалов и углеродсодержащего топлива (восстановителя), передел агломерации шихты, включающий бункер-питатель шихты, агломерационную машину, грохот агломерата и транспортные устройства для оборотного агломерата и готового продукта, передел восстановления свинца в шахтной печи с подачей вместе с агломератом углеродного топлива (восстановителя) с разделением и отводом продуктов плавки - расплавленных свинца, шлака, а также пылегазового продукта и передел доводки промпродуктов - шлака и пылегазового, включающий, соответственно, электротермическую камеру (фьюминг-печь) с ковшом и транспортным устройством для отвального шлака, а также камеру дожигания углеродного топлива, с прямоточной системой аппаратов для грубой и тонкой газоочистки от взвешенных частиц химических соединений свинца и серы [Металлургия вторичных цветных металлов. Худяков И.О., Дорошкевич А.П. Карелов С.В. М., - Металлургия, 1987, 524 с.].
К недостаткам эксплуатации линии можно отнести:
2
3
2
- значительные количества образующихся жидких (шлак) и газообразных (SO, SO, СО, CO, PbS, PbO и др.) продуктов;
- экологическая опасность газообразных продуктов в том числе из-за высокой упругости паров, т.к. процессы агломерации и плавки осуществляются при температурах 1050-1100 и 1250-1350°С, соответственно;
- извлечение свинца в металлическую фазу на уровне 90-92%.
Наиболее близкой по совокупности признаков к заявляемому относится линия того же назначения, включающая переделы шихтоподготовки, агломерации, восстановительной плавки и разделения продуктов плавки - металлического расплавленного свинца, шлако-штейнового расплава и пылегазовой системы. Особенности процесса состоят в том, что восстановление свинца из химических соединений проводят в электропечи и, соответственно, вводимый в печь углерод кокса расходуется только на протекание восстановительных реакций металлизации свинца. Присутствующая в агломерате сульфатная сера восстанавливается до сульфидной и концентрируется в содовом расплаве. Кальцинированную соду вводят в состав шихты в качестве шлакообразующего компонента - концентратора сульфидов металлов (натрия, железа, меди, свинца и др.). [Там же, стр.288-296]
К недостаткам указанной полезной модели относятся:
-высокая температура в печи 1250-1300°С;
-неэффективный конвективный теплообмен в рабочем пространстве печи и в связи с этим большая продолжительность плавки (4-4,5 час);
-высокая энергозатратность восстановительного передела;
-безвозвратные потери серы со шлако-штейновым расплавом и газами.
2
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи повышения эффективности работы линии переработки шламов аккумуляторного лома за счет снижения энергетических затрат на передел восстановления свинца из-за сокращения продолжительности процесса в 8-10 раз и осуществления процесса восстановления свинца при температуре 600-700°С, глубокого извлечения серы (98-99%) в твердый сульфат натрия, являющийся товарным продуктом, а также исключения газообразных экологически опасных выбросов (СО, SO, PbS и проч.).
Технический результат, который может быть получен при реализации полезной модели, заключается в снижении энергозатрат и повышении эффективности работы оборудования при высоком извлечении свинца в металлизированную фазу с выделением серы в виде сульфата натрия в качестве товарного продукта.
Указанный технический результат от применения полезной модели достигается применением линии переработки шламов аккумуляторного лома, включающей оборудование, устанавливаемое по ходу технологического процесса переработки упомянутых шламов с участием реагентов, обеспечивающее шихтоподготовку, пирометаллургическое восстановление свинца и разделение продуктов плавки, отличающейся тем, что оборудование, обеспечивающее шихтоподготовку, включает приемные бункеры для шлама, элементной серы и щелочи, причем, в качестве реагентов в составе шихты используется элементная сера и каустическая сода, весовые дозаторы, конвейеры, смесители компонентов шихты, транспортеры ленточные, оборудование для восстановления свинца включает печь для восстановления свинца, пластинчатые конвейеры с изложницами для расплавленного свинца и щелочного плава, промывочную ванну для отлитых анодов и валковую дробилку с ленточным транспортером для плава, оборудование для разделения продуктов плавки включает реактор выщелачивания плава в воде с самотечной транспортировкой водно-щелочной пульпы, содержащей в виде твердого высоленный сульфат натрия и центрифугу для разделения компонентов пульпы с получением твердого сульфата натрия и водного раствора NaOH, направляемого в сборник с последующим перекачиванием насосом в выпарную установку, обеспечивающую получение сухой каустической соды и конденсата, возвращаемого на выщелачивание. Печь для восстановления свинца выполнена в виде шахтной электрической печи прямоугольной формы, снабженной нихромовыми нагревателями, в которую погружена прямоугольная стальная реторта, разделенная подвижной перегородкой на камеры смешения и отстаивания. В камере смешения установлена лопастная мешалка, днище камеры смешения наклонено в направлении камеры отстаивания, а перегородка между камерами смешения и отстаивания выполнена подъемной для регулирования расхода расплавленной смеси, самотеком перемещающейся в камеру отстаивания, днище которой выполнено в виде перевернутой усеченной пирамиды или усеченного конуса. Седло сливного клапана для металлического свинца, а также седло клапана для слива щелочного плава расположены на днищевой поверхности камеры отстаивания.
При этом из бункеров-накопителей шлама аккумуляторного лома, серы и каустической соды, весовыми дозаторами на шихтоподготовку подают указанные компоненты в соотношении, соответственно, 100:6÷8:50÷70, а аппарат восстановления свинца обеспечивает ведение процесса в условиях температур 600-700ºС.
В процессе эксплуатации печи объем выгружаемого в изложницы щелочного плава составляет 40-60% от общего объема плава, присутствующего в камере отстаивания реторты печи.
После выливания из печи восстановления, охлажденный и измельченный щелочной плав поступает в реактор выщелачивания, содержащий промывную воду от промывки свинцовых анодов из расчета получения раствора, содержащего 600-650 г/л NaOH и в процессе выщелачивания плава происходит формирование высоленного осадка сульфата натрия, который после выделения центрифугироваем содержит в своем составе 5-7% щелочного раствора, который отмывают насыщенным водным раствором сульфата натрия, расход которого составляет 10-15% от массы осадка центрифугирования.
На переделе восстановления свинца используется электропечь 1, обеспечивающая передачу тепла через стенку погружаемой в шахту стальной реторты 2, разделенной перегородкой 3 на камеры смешения 4 и отстаивания 5 (фиг.1). Рабочая температура в печи 600-700ºС. В камере смешения 4 установлено перемешивающее устройство 6. Днище камеры имеет уклон (10-30º) в направлении камеры отстаивания. В крышке 7 смесительной камеры 4 расположен люк 8 для загрузки шихты. Перегородка 3, разделяющая камеры смешения и отстаивания, может перемещаться в вертикальном направлении, обеспечивая регулирование окна для слива продуктов смешения шихты. Камера отстаивания (цилиндрическая или параллелепипед) в донной части выполнена в виде перевернутого усеченного конуса, либо в виде усеченной пирамиды. В днище камеры отстаивания вмонтированы седла клапанов для слива расплавленного свинца 9 и шлака 10 в соответствующие изложницы. Штоки 11 и 12, шарнирно связанные с клапанами, смонтированы на крышке камеры отстаивания.
На переделе регенерации шлаковой фазы раздробленный щелочной плав растворяют в водной среде с получением водной фазы с концентрацией щелочи на уровне 600-650 г/л и осадком кристаллического сульфата натрия. После разделения фаз центрифугированием и промывки кека насыщенным раствором данной соли получают товарный сульфат натрия.
Полезная модель поясняется схемой (фиг.2), на которой показана линия переработки шламов аккумуляторного лома, включающая переделы шихтоподготовки, восстановления свинца и регенерации щелочного плава. Линия переработки шлама аккумуляторного лома состоит из системы бункеров - 1, 2 и 3, в которые загружают шлам, серу и щелочь. С помощью весовых дозаторов 1Д, 2Д и 3Д отвешиваются требуемые массы компонентов шихты, транспортируемых конвейером 4 в барабанный смеситель 5. Из смесителя шихта поступает на транспортер 6, перемещающий ее к загрузочному люку печи восстановления 7. С транспортерной ленты 6 через загрузочную воронку печи шихту высыпают на поверхность щелочного плава, разогретого до температуры 600-700ºС, при перемешивании последнего мешалкой 7М.
Восстановленный металл и часть шлака самотеком перетекают в камеру отстаивания печи 70 т и по мере заполнения разгрузочной воронки последовательным открыванием клапанов 7Ш и 1С сливают в изложницы 8Ш и 8М щелочной плав и свинец. Пластинчатые конвейеры 9 и 10 перемещают изложницы с плавом и свинцом из зоны разгрузки печи. На разгрузочном конце конвейера 9 происходит разгрузка изложниц с затвердевшим щелочным плавом в воронку 11 валковой дробилки 12. Дробленый плав разгружают на транспортер 13 и перемещают к загрузочному люку реактора 14. Плав выгружают в реактор, в который предварительно залит раствор промывки анодов.
Изложницы 8М, выполненные в форме анодов, разгружаются на рольганг 15. Сплавы перемещают по рольгангу к ванне 16, установленной под рольгангом. Здесь проводят отмывку поверхности анодов от щелочного плава. Промывной раствор ванны 16 с помощью насоса 16Н закачивают в реактор 14.
В процессе растворения щелочи в воде (реактор 14) происходит высаливание и кристаллизация сульфата натрия. Пульпа самотеком поступает в барабанную осадительную центрифугу 17 с получением солевого кека и раствора (600-650 г/л NaOH). Кек на барабане центрифуги промывают насыщенным водным раствором сульфата натрия, поступающего из реактора 18. Промводы объединяют с щелочным фугатом в сборнике 19, из которого насосом 19Н его перекачивают в выпарную установку 20 с плавильной печью 21, обеспечивающую получение сухой NaOH, возвращаемой в процесс (бункер 3), и водного конденсата, используемого на выщелачивании щелочных плавов.
Опытное опробование предлагаемого технического решения было выполнено на специально изготовленном технологическом модуле - прототипе технологии и оборудования ООО Научно-технологический центр «Аурум».