Файл: Циклонная плавка. (Теоретические основы, технология и аппаратурное оформление).pdf

ЦИКЛОННАЯ ПЛАВКА ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНЦЕНТРАТОВ И ПРОМПРОДУКТОВ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

опросы повышения комплексности использования полиметал­ лических руд, концентратов и промпродуктов цветной металлур­ гии с применением новых металлургических процессов приобретают

особую актуальность.

Как известно, селективная флотация не может дать чистых мо­ нометаллических концентратов, так как в большинстве руд вкрап­ ленность минералов настолько мелка, что практически тонким по­

показали, что одним из наиболее перспективных направлений комп­ лексного использования сырья является способ переработки полиме­ таллических материалов в распыленном состоянии, в частности про­ цесс циклонной плавки.

ПЛАВКА МЕДНО-ЦИНКОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

Медно-цинковые концентраты в основном перерабатываются ме­ тодом отражательной и шахтной плавок, в отдельных случаях при­

318

меняется процесс плавки во взвешенном состоянии на подогретом дутье.

Основными недостатками существующих технологических схем переработки коллективных медно-цинковых концентратов являются большие потери цинка, серы и редких металлов, наличие многочис­ ленных переделов для извлечения ценных компонентов из промпродуктов и т. д. Фактически при отражательной и шахтной плавках

Таблица 29

Химический состав шихты и продуктов опытных плавок, %

удовлетворительное извлечение из медно-цинковых концентратов обеспечивается лишь для меди и благородных металлов.

Разработка новых способов плавки медно-цинковых концентра­ тов [1, 2, 3] ведется в нескольких направлениях: с применением электротермических процессов, пироселекции в конвертерах, плавки во взвешенном состоянии на подогретом воздухе и на техническом кислороде, плавки в жидкой ванне, циклонных и КИВЦЭТных спо­ собов.

Исследования по переработке медно-цинковых руд и концентра­ тов циклонным способом в укрупненном и полупромышленном мас­ штабах проводились многими научно-исследовательскими и проект­ ными организациями (ИМиО АН КазССР, КазНИИЭнергетика, ВНИИДветмет, Унипромедь, ВНИИМТ и др.).

Нами по циклонной плавке медно-цинкового концентрата стави­ лись опыты на стендовой циклонной установке [4]. Для плавки использовался сульфидный концентрат (табл. 29).

Для получения шлака необходимого состава к концентрату до­ бавлялся кварцевый флюс, который в некоторых опытах частично заменялся высококремнистым джезказганским концентратом. Влаж­ ность шихты 2,5—3%. Шихту (280—300 кг!час) подавали в циклон­ ную печь после предварительного разогрева отстойной камеры до 1350°. Расход топлива при этом составлял 80—85 кг/час. Количество воздуха, подаваемого для получения продуктов плавки заданного

319

состава, определялось из расчета необходимого количества кислорода на горение топлива. Скорость входящего воздуха поддерживалась на уровне 100—110 м/сек. Распределение меди и цинка между продук­ тами плавки приведено в таблице 30.

Повышенные потери меди со шлаками обусловлены прежде всего малыми габаритами отстойной камеры, вследствие чего имело место возмущение расплавленной ванны газами, выходящими из циклона.

Таблица 30

Выход продуктов плавки и распределение металлов по ним

Увеличение времени отстоя и уменьшение возмущающего дейст­ вия газового потока путем сокращения количества воздуха, подавае­ мого в циклон, и прекращение подачи шихты в период выпуска про­ дуктов плавки привели в последующих опытах к заметному сниже­ нию потерь меди со шлаками.

В опытах 5 и 6 из состава шихты был исключен джезказганский концентрат, что позволило проверить возможность плавки бедной по меди шихты на богатые штейны вплоть до получения белого матта.

При плавке медно-цинкового концентрата запыленность состав­ ляла 5 г/м3. Пыль, оседаемая перед воздухоподогревателем, содержа­ ла 17—18% цинка против 4,83—5,93% в шихте.

На основании результатов циклонной плавки Дегтярских медно­ цинковых концентратов в смеси с джезказганским концентратом и без него можно сделать заключение, что указанным методом плав­ ки можно получить богатые штейны из сравнительно бедной медью шихты. Что касается распределения цинка по продуктам плавки, то в данной серии опытных плавок цинк в одинаковой степени переходил

320

б шлак и возгоны и заметной концентрации его в одном из этих про­

дуктов не наблюдалось.

Аналогичные технологические показатели получены в работе [5]

различные расположения циклонных камер, также пришли к выводу о целесообразности применения вертикальных плавильных циклон­ ных агрегатов. При плавке медно-цинковых концентратов в верти­ кально расположенных камерах диаметром 500—650 мм и высотой 925—1180 мм были получены следующие технологические показате­ ли: средняя удельная производительность циклона — 1,5—2,1 т3/час,

а во вторую — одновременно восстановитель, топливо и подогретый воздух.

Здесь осуществлялись процессы плавки и возгонки цинка, свин­ ца и других сопутствующих элементов. Далее расплав попадал в от­ стойную камеру и расслаивался на штейн и шлак. На двухступенчатой циклонной установке проводились опытные плавки медно-цинкового концентрата следующего состава, %: Си— 10—11; Zn — 11; Pb — 12, S — 38, при производительности установки по шихте 100 кг/час.

В первой ступени циклонной камеры медно-цинковые концентра­ ты обжигались с получением газов, содержащих 10—14% SO2 при сте­

пени десульфуризации 60—82%, на второй ступени обожженный кон­ центрат плавился, а летучие компоненты возгонялись. Степень отгон­ ки цинка достигала 87—93%, свинца 93%) и рассеянных и редких

элементов — 70—95%.

Путем обеднения полученных шлаков (0,8—2% меди) в электро­ печи удалось снизить содержание меди до 0,35—0,50%, цинка до 0,5—1,0%. Штейны имели следующий состав: Си — 50—62%, Zn —

1,5—2,2%, S — 18—22%.

Полупромышленные испытания различных вариантов техноло­ гии переработки медно-цинковых концентратов Алтая и Урала цик­ лонным способом с применением подогретого воздушного дутья, воз­ духа, обогащенного кислородом, и технического кислорода, проводи­ лись на опытном заводе ВНИИЦветмета при участии ряда научно-ис­ следовательских институтов.

Врезультате комплекса испытаний по циклонной плавке медных

имедно-цинковых концентратов был разработан автогенный комби­ нированный процесс кислородно-взвешенно-циклонно-электротерми­ ческой (КИВЦЭТной) плавки коллективных медно-цинковых концент­ ратов, опытно-промышленные испытания которого проходят на одном

ром (4) и имеет загрузочные устройства (б) для подачи материалов и восстановителя на поверхность шлака. Основным плавильным агрега­ том является циклонная камера, в которой плавка медно-цинковой шихты ведется автогенно на техническом кислороде с получением га­ зов, содержащих около 80% SO?. Пылевынос из циклонной плавиль­ ной камеры составляет 6—7% с учетом возгонов металлов и их сое­ динений, полученных при плавке.

После сушки в трубчатой печи до содержания 1—2% влаги ших­ та, состоящая из медно-цинкового концентрата и кварцсодержащего флюса, подается в плавильный циклон. Транспортирующим средст­ вом шихты является технический кислород. При плавке медно-цин­ ковой шихты цинк в основном переходит в шлак, а сульфиды меди и железа образуют штейн. Доработка цинковистого шлака в электро­ термической части установки заключается в восстановлении цинка из шлака путем загрузки восстановителя на поверхность шлака с по­ следующей конденсацией восстановленных паров цинка в конденса­ торе в жидкий металлический цинк.

При плавке концентратов, содержащих Си — 17—20%, Zn — 7—9, Pb — 2, Fe — 24—26, S — 32—34, на КИВЦЭТной установке

322