BG62097B1

BG62097B1 - Устройство и метод за получаване на леснолетливиметали

Info

Publication number: BG62097B1
Application number: BG99106A
Authority: BG
Inventors: Timo Talonen; Heikki Eerola; Antti Roine
Original assignee: Outokumpu Research Oy
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1999-02-26
Also published as: CA2117958A1; EP0652294A1; ZA947392B; CN1081783C; KR950012022A; CN1106130A; BG99106A; NO943870D0; RO115365B1; KR100346288B1; PL305428A1; PE22195A1; EP0652294B1; DE69426144D1; AU7412094A; JP3574192B2; FI934550A0; NO943870L; DE69426144T2; JPH07188797A

Abstract

Устройството и методът се прилагат в металургиятапри производството на летливи метали от техните сулфиди. С тях се създават условия за работа при нормално налягане и непрекъснато подаване на материал между две пещи. Устройството се състои най-малко от две тясно свързани помежду си редукционна (1)и конверторна (2) пещ чрез най-малко един тръбопровод (3, 12). Най-малко един от краищата на тръбопровода е потопен в стопилката (4, 5, 6) в пещите. По метода сулфиден концентрат най-малко на един лесно летлив метал се подава в топимата метална баняв редукционната (1) пещ, където металите, съдържащи се в него, се конвертират в метална форма и се извеждат от пещта. Парите от металната стопилка насулфидния метален камък и шлаката, образувала се в пещта (1), се рециклират в конверторната (2) пещ, за да превърнат отново сулфида в метал. Образувалата се шлака се изхвърля от конверторната пещ (2), а полученият метал в нея се връща в редукционната пещ (1). Циркулацията на материала между пещите (1, 2) се извършва вследствие на промените в хидростатичното налягане и в обемите на топимите слоевепо време на химическите реакции в тях.

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до устройство и метод за получаване на лесно летливи метали като цинк, олово, кадмий, които намират приложение в металургията. Устройството се състои от две тясно свързани по между си пещи - конверторна и редукционна, които работят при нормално налягане и непрекъснато подаване на материал между тях чрез най-малко един тръбопровод, който се намира между пещите. В резултат на химическите реакции, които се извършват в пещите, хидростатичното налягане в пещите се променя. Променят се също така и обемите на топимите слоеве в пещите. В резултат на тези промени, циркулациите в най-малко един от тръбопроводите водят същевременно до рециклиране на сулфиден меден камък от редукционната пещ до конверторната пещ, необходим както за метода, така и за рециклиране на металната стопилка от конверторната пещ до редукционната пещ.

Предшестващо състояние на техниката

При някои съвременни пирометалургични методи за производство на цинк, олово, кадмий и други лесно летливи метали, при които за редукция на сулфидите на металите се използва мед, се получава меден камък, както и някои изпарения на съответните метали, които в последствие се кондензират. При тези методи медният камък трябва непрекъснато да се изважда от мястото на реакцията и да се пренася до друга пещ за окисляване на съдържащите се в медния камък сяра, както и за освобождаване на медта и обратното й преминаване в метална мед. От пещта, където се обработва медния камък, непрекъснато се изважда метална мед и се връща обратно в място на реакцията за заместване на медта, изразходвана по време на редукцията на металния сулфид. От окислените вещества, които се съдържат в суровия материал или от веще ствата, които вероятно се окисляват по време на обработката в пещта, се образува слой от шлака, служещ за място на реакцията. Този слой от шлака трябва непрекъснато или поне от време на време да се изважда.

От патент GB 2048309 е известно устройство, което се състои от две свързани помежду си пещи, като едната е разположена по-високо от другата. Методът на работа на това известно устройство се състои в това, че концентратът се подава на топимия меден камък в по-ниската пещ. Цинковият сулфид на концентрата се конвертира до метален цинк, който се изпарява от пещта. Излетият в пещта меден камък се рециклира посредством газ, издигнат от камера под налягане към разположената по-високо пещ, където изцяло или само частично се окислява с кислорода, влязъл в пещта с метална мед, който вследствие на гравитацията циркулира обратно към разположената отдолу топилна пещ. Топлината, необходима за ендотермичната реакция, която се извършва в топилната пещ, както и за помпата под налягане, се получава от циркулацията на излишното количество сулфиден меден камък в по-високата пещ, която се използва като конверторна пещ или от по-нататъшно нагряване на медния камък с помощта на горелки.

От патент FI 922301 е известен метод за получаване на цинк, при който електрическата пещ се използва за място на реакцията. В пещта има два слоя - метална мед на дъното и сулфиден меден камък отгоре. За трети слой в пещта се счита слоя от шлака, който се образува върху стоя от медния камък. Суровият сулфиден материал се подава на медния стой пневматично с помощта на тръбообразно устройство-ланцет. За газов носител се използва азот или някой друг от инертните газове. В резултат на реакцията, която се извършва в медния слой, се получава меден камък, който се издига от медния слой и навлиза в слоя на медния камък, разположен отгоре. Загряването на електрическата пещ се извършва от електрически ток, при което електродите са свързани със слоевете на медния камък и на шлаката. При това приложение, тези слоеве се използ ват като резистори, в които се развива термална енергия. Полученият меден камък съгласно някои известни методи, може да се конвертира в мед и в шлака.

След като конверторната пещ представлява реактор за групова обработка следва, че обработката се извършва напълно за груповия метод, което пък от своя страна означава, че изваждането на медния камък от електрическата пещ става на групи и пренасянето на медта от конверторната пещ към електрическата става отново на групи. Неудобствата, присъщи на груповите обработки, се увеличават и от огромните количества меден камък и метална мед, които трябва да се превозват между пещите, което води не само до оскъпяване на производството, но и до образуване на вредни изпарения.

При съвременните технологии се използват и конверторни пещи с непрекъснат режим на работа. За производството на мед, медният камък изтича под формата на непрекъснат поток от улей от топилната пещ към конверторната пещ. При този метод се използват три слоя: слой топима мед на дъното, слой меден камък над него и слой шлака най-отгоре. Конвертирането се извършва при непрекъснат режим на работа чрез впръскване на въздух или обогатен с кислород въздух в повърхността на топимия слой през дюзи с възможности за охлаждане. Непрекъснато от повърхността на топимия слой се изхвърля образувалата се шлака. Получената мед изтича от дъното на конверторната пещ под формата на непрекъснат поток.

Съгласно патент FI 922301 сулфидът на летливия метал се редуцира в редукционната пещ от мед, като полученият меден камък изтича към конверторната пещ под формата на непрекъснат поток по улей, свързващ двете пещи. Но, дори собственото тегло на получената мед не е достатъчно, за да я повдигне от дъното на конверторната пещ, за да потече обратно към редукционния реактор, поради което медта трябва първо да се извади в отделен съд, след това да се превози.

Задачата на изобретението е да се избегнат недостатъците на известните решения, описани по-горе, вследствие на захранването с газ по време на обработката или превоза от една пещ към друга.

Техническа същност на изобретението

Задачата се решава с устройство и метод за получаване на лесно летливи метали, включващо най-малко две тясно свързани помежду си пещи - редукционна и конверторна. Съгласно изобретението пещите са свързани помежду си посредством най-малко един тръбопровод, като най-малко един от краищата на тръбопровода е потопен в стопилката в пещите.

Тръбопроводът, свързващ пещите, е разположен така, че и двата му края са потопени в стопилката.

Тръбопроводът, свързващ пещите, е в хоризонтално положение.

Тръбопроводът, свързващ пещите, е разположен така, че краят най-близо до редукционната пещ е разположен по-ниско от края найблизо до конверторната пещ. Тръбопроводът, свързващ пещите, е разположен така, че краят най-близо до конверторната пещ е разположен по-ниско от края най-близо до редукционната пещ.

Редукционната пещ е една електрическа пещ.

Тръбопроводите, свързващи пещите, са два.

Пещите са свързани помежду си посредством два тръбопровода, при което най-малко страничният край на по-ниския тръбопровод е разположен така, че да бъде изцяло потопен в металната стопилка, съдържаща се в пещите, и най-малко един от краищата на по-високия тръбопровод е разположен така, че да бъде постоянно потопен в медния камък или в слоя от шлака, съдържаща се в пещите.

По-ниският тръбопровод, свързващ пещите, е разположен така, че и двата му края са потопени в металната стопилка.

Конверторната пещ е снабдена с отвор за изхвърляне на шлаката, който отвор е разположен на такава височина, която позволява да се регулира потапянето в шлаката и/или в слоя на медния камък най-малко на един от краищата на по-горния тръбопровод.

По-горният тръбопровод, свързващ пещите, е разположен така, че краят най-близо до редукционната пещ е по-долу от края найблизо до конверторната пещ.

По-горният тръбопровод, свързващ пещите, е разположен така, че краят най-близо до редукционната пещ е разположен по-високо от края най-близо до конверторната пещ.

По-горният тръбопровод, свързващ пещите, е разположен в хоризонтално положение.

Редукционната пещ представлява няколко свързани конверторни пещи.

Пещите са разположени на едно и също ниво.

Задачата се решава и с метод за производство на лесно летливи метали чрез две тясно свързани помежду си пещи, в които сулфиден концентрат на най-малко един лесно летлив метал се подава в топимата метална баня в редукционната пещ, където лесно летливите метали, съдържащи се в концентрата, се конвертират в метална форма и извеждат от пещта, докато парите от металната стопилка на сулфидния метален камък и шлаката, образувала се в пещта, се рециклират в конверторната пещ, за да конвертират отново металния сулфид в метал, като образувалата се шлака се изхвърля от конверторната пещ, а полученият метал в конверторната пещ се рециклира към редукционната пещ. Съгласно изобретението пещите са свързани помежду си посредством наймалко един тръбопровод, на който тръбопровод най-мало един от краищата е потопен в стопилката така, че рециклирането на материала между пещите се извършва от промените в хидростатичното налягане и обемите на топимите слоеве по време на химическите реакции в пещите.

Използваният при топенето метал е стопена мед.

Устройството и методът съгласно изобретението водят до осигуряване на нормално налягане между редукционната и конверторна пещи. В резултат на химическите реакции, които се извършват в пещите, хидростатичното налягане се променя. Освен това промени нас тъпват и в обемите на топимите слоеве в пещите. Рециклирането между различните фази на топене в пещите се извършва също така благодарение на циркулациите, породени от споменатите промени. Следователно слоят сулфиден меден камък, получен в редукционната пещ, се рециклира към конверторната пещ, а от конверторната пеш рециклираният съответно и вече редуциран стопен метал се връща обратно към редукционната пещ.

Описание на приложените фигури

Примерните изпълнения на изобретението са показани на приложените фигури, където:

фигура 1 представлява схематично изображение на устройството;

фигура 2 - схематично изображение на вариант на устройството:

фигура 3 - изглед на устройството.

Примери на изпълнение на изобретението

От фигура 1 се вижда, че устройството за получаване на лесно летливи метали се състои от редукционна пеш 1 и конверторна пещ 2 за окисляване на медния камък. Пещите са разположени на различни нива или на едно и също ниво.

В един вариант на устройството пещите са свързани помежду си чрез тръбопровод

3. Формата и устройството на тръбопровода 3 не са от решаващо значение. От значение е това, че разположението на тръбопровода 3, който трябва да бъде или в хоризонтално положение или под такъв наклон, че страничния му край 15 на редукционната пещ 1 да бъде по-високо или по-ниско от страничния край на конверторната пещ 2. Разположението на тръбопроводите трябва да се осъществи така, че да не се прави връзка между газовите камери в пещите, а \<едта, получена вследствие на гравитацията в конверторната пещ 2 да се рециклира в електрическата пещ 1. Това означава, че винаги най-малко един от краищата на тръбопровода 3 трябва да бъде потопен в стопилката, независимо от това дали стопилката е от метал, сулфидна смес или шлака. Практически и двата края на тръбопровода 3 обикновено са потопени в стопилката.

На дъното на двете пещи се намира слоят за топене на мед 4, върху него е слой 5 за топене на меден камък, а най-отгоре и в двете пещи е слой 6 за шлаката.

Сулфидният суров материал, който съдържа в сулфидна форма най-малко един от металите цинк, олово или кадмий, предимно цинк, а понягока олово или кадмий, с помощта на тръбообразен ланцет се инжектира в редукционната пещ 1. В резултат на химическите реакции количеството на медта намалява, тъй като вследствие сулфидирането на медта започва образуването на смес от медни сулфиди. След конвертиране на метала в меден камък, средната плътност на топимия материал намалява, а нивото на стопилката в редукционната пещ 1 се покачва. Отново повишеното хидростатично налягане предизвиква предаване на медния камък в конверторната пещ 2. В конверторната пещ 2 сулфидната медна смес чрез инжектиране с ланцет 8 на кислород, въздух или друга подобна смес се окислява обратно в метална мед. Като найтежка получената мед остава на дъното на конверторната пещ 2. По време на работа повърхността на медния слой е на такава височина, при която вследствие на гравитацията, получената нова мед остава в редукционната пещ

2. Образувалата се по време на конверторната реакция шлака се изхвърля от конверторната пещ 2 през отвор 9. Образувалите се в редукционната пещ 1 метални изпарения, предимно от цинк, а понякога от олово или кадмий, се отвеждат през отвор 10 на горната част на редукционната пещ 1. Серният двуокис и други подобни газове, образували се в конверторната пещ 2, се отвеждат през отвор 11 на горната част на конверторната пещ 2.

Съгласно фигура 2 пещите във вариант на изпълнение на устройството съгласно изобретението са свързани помежду си чрез два тръбопровода 3 и 12. По-ниският от тях 12 е разположен така, че краят му 13, който е найблизо до редукционната пещ 1, е изцяло потопен в медния слой 4, а краят му 14, който е най-близо до конверторната пещ 2, е изцяло потопен в медния слой 4 на конверторната пеш 2. Освен това, краят 13, който е най-близо до редукционната пещ 1, може да се разположи и по такъв начин, че да бъде частично потопен в слоя на медния камък. По-горният тръбопровод е разположен така, че един от краищата му 15 се намира на такава височина в редукционната пещ 1, на която горната повърхност на слоя меден камък 5 и на долния слой шлака 6 са близо до отвора на тръбопровода, при което както медния камък така и шлаката, могат да изтичат от отвора. Освен със споменатите по-горе тръбопроводи, конверторната пещ 2 е снабдена и с трети отвор 9 за изхварляне на шлака 6 от повърхността на топимия слой меден камък в конверторната пещ 2. Не се предвижда изпускателен отвор за изтичане на сулфиден меден камък, който идва от редукционната пещ 1, тъй като медния камък се окислява в нея с помощта на вкаран през тръбопровода ланцет 8 кислород или въздух обратно в металната мед. Отворът 9 за изхвърляне на шлака е разположен на височина, от която може да се използва за регулиране на най-малко на един край на погорния тръбопровод 3 между конверторната пещ 2 и редукционната пещ 1, за да бъде постоянно напълно потопен в шлаката и/или в медния камък, като по този начин се предотвратява смесване на газовете от редукционната пещ 1 и от конверторната пещ 2.

Предимно цинковите, а понякога оловните или кадмиевите изпарения, образували се в редукционната пещ 2, се извеждат през отвор 10 на горната част на пещта. Серният оксид и някои други газове, образували се в конверторната пещ 2, се извеждат от нея през отвор 11.

След включване на пещите в работа, когато и в двете пещи всички топими слоеве са в равновесие, височината на повърхността в конверторната пещ 2 се установява по нивото, определено от отвор 9. Дебелините на отделните слоеве се определят по височината на долния тръбопровод в конверторната пещ 2, където хидростатичното налягане на слоевете мед, меден камък и шлака се изравнява с на лягането на слоевете мел, меден камък и шлака на съответстващата височина в редукционната пещ. Когато едновременно с инжектиране в редукционната пещ на суров сулфиден материал с помощта на тръбообразен ланцет 8 започва и вкарването на въздух, кислород или обогатен с кислород въздух в конверторната пещ 2, тогава количеството мед, съдържащо се в редукционната пещ 1, започва да намалява, тъй като вследствие на сулфидирането на медта в конверторната пещ 2 се образува меден камък. В резултат на конверторната реакция в пещта, рециклираният меден камък преминава в метална мед. Следователно по време на работния режим средната плътност на топимия материал, съдържащ се в редукционния отвор, намалява, а средната плътност на материала, съдържащ се в конверторната пещ 2, съответно нараства. В резултат на това, равновесието в налягането на тръбопровода между пещите се нарушава и медта започва да изтича от конверторната пещ 2 към редукционния реактор. Съответно медният камък, който се образува в редукционната пещ 1, а понякога и шлаката, изтичат по тръбопровода към конверторната пещ 2. Тези циркулации се извършват непрекъснато по време на работния режим.

Във вариант на изобретението електрическата пещ 1 и конверторната пещ 2 са фактически части на една и съща пещ, чиито отделни части се разделят единствено с разделителната стена, при което между двете отделни части остават един или повече отвора.

Предвидливо, поради възможността тръбопроводите между редукционната пещ 1 и конверторната пещ 2 да блокират при определени условия на работа, пещите са разположени диагонално, съгласно фигура 3. За удобство, тръбопроводите 3, свързващи пещите 1 и 2, са снабдени в този край с по два, разположени под прав ъгъл, елемента. И на двата елемента върху различните страни на ъгъла са монтирани нормално затварящи се отвори 17, подобни на онези, които обикновено се използват в металургичните пещи и през които, например, чрез топене с кислород, се отстраняват всевъзможни видове блокажи.

Съгласно фигура 3 броят на конверторните пещи не се свежда до една, тъй като те могат да бъдат и повече от една, например, по две за всяка редукционна пещ, при което едната от пещите се използва по общоприетия начин, а другата служи за извършване на текущи ремонти.

Claims

Патентни претенции

1. Устройство за получаване на лесно летливи метали, включващо най-малко две тясно свързани помежду си пещи: редукционна (1) и конверторна (2), характеризиращо се с това, че пещите (1, 2) са свързани помежду си чрез най-малко един тръбопровод (3, 12), като един край на тръбопровода е потопен в стопилката (4, 5, 6) в пещите.
2. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че тръбопроводът (3), свързващ пещите (1, 2), е разположен така, че и двата му края (15, 16) са потопени в стопилката (4, 5, 6).
3. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че тръбопроводът (3), свързващ пещите (1, 2), е в хоризонтално положение.
4. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че тръбопроводът (3), свързващ пещите (1, 2), е разположен така, че краят (15) най-близо до редукционната пещ (1) е разположен по-ниско от края (16) най-близо до конверторната пещ (2).
5. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че тръбопроводът (3), свързващ пещите (1, 2), е разположен така, че краят (16) най.близо до конверторната пещ (2) е разположен по-ниско от края (15) най-близо до редукционната пещ (1).
6. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че редукционната пещ (1) е електрическа пещ.
7. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че тръбопроводите (3, 12), свързващи пещите (1, 2) са два.
8. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че пещите (1, 2) са свързани помежду си чрез два тръбопровода

G, 12), при което най-малко краят (14) на пониския тръбопровод (12) към конверторната пещ (2) е разположен така, че да бъде изцяло потопен в металната стопилка (4), съдържаща се в пещите, и най-малко един от краищата (15, 16) на по-високия тръбопровод (3) е разположен така, че да бъде постоянно потопен в медния камък (5) или в слоя от шлака (6), съдържаща се в пещите.
9. Устройство съгласно претенция 7, характеризиращо се с това, че по-ниският тръбопровод (12), свързващ пещите (1, 2), е разположен така, че и двата му края (13, 14) са потопени в металната стопилка.
10. Устройство съгласно претенция 7, характеризиращо се с това, че конверторната пещ (2) е снабдена с отвор (9) за изхвърляне на шлаката, който отвор (9) е разположен на такава височина, която позволява да се регулира потапянето в шлаката и/или в слоя на медния камък най-малко на един от краищата (15, 16) на по-горния тръбопровод (3).
11. Устройство съгласно претенция 7, характеризиращо се с това, че по-горният тръбопровод (3), свързващ пещите (1, 2), е разположен така, че краят (15) най-близо до редукционната пещ (1) е по-долу от края (16) най-близо до конверторната пещ (2).
12. Устройство съгласно претенция 7, характеризиращо се с това, че по-горният тръбопровод (3), свързващ пещите (1, 2), е разположен така, че краят (15) най-близо до редукционната пещ (1) е разположен по-високо от края (16) най-близо до конверторната пещ (2).
13. Устройство съгласно претенция 7, характеризиращо се с това, че горният тръбопровод (3), свързващ пещите (1, 2) е разположен в хоризонтално положение.
14. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че към редукционната пещ (1) са свързани няколко конверторни пещи (2).
15. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че пещите (1, 2) са разположени на едно и също ниво.
16. Метод за производство на лесно летливи метали чрез две тясно свързани помежду си пещи, в които сулфиден концентрат на наймалко един лесно летлив метал се подава в топимата метална баня в редукционната пещ, където лесно летливите метали, съдържащи се в концентрата, се конвертират в метална форма и извеждат от пещта, докато парите от металната стопилка на сулфидния метален камък и шлаката, образувала се в пещта, се рециклират в конверторната пещ, за да конвертират отново металния сулфид в метал, като образувалата се шлака се изхвърля от конверторната пещ, а полученият метал в конверторната пещ се рециклира към редукционната пещ, характеризиращ се с това, че пещите са свързани помежду си чрез най-малко един тръбопровод, на който тръбопровод най-малко един от краищата е потопен в стопилката така, че рециклирането на материала между пещите се извършва от промените в хидростатичното налягане и обемите на топимите слоеве по време на химическите реакции в пещите.
17. Метод съгласно претенция 16, характеризиращ се с това, че използваният при топенето метал е стопена мед.

Приложение: 3 фигури

Издание на Патентното ведомство на Република България

1113 София, бул. Д-р Г. М. Димитров 52-Б

Експерт: И. Христова

Пор. № 39231

Редактор: Н. Божинова

Тираж: 40 ЗС