BRPI0702908A2 - process of treatment of lead materials - Google Patents

Abstract

PROCESSO DE TRATAMENTO DE MATERIAIS PLUMBIFEROS A invenção refere-se á metalurgia de metais não-ferrosos, particularmente aos processos de tratamento de materiais plumbíferos. O objetivo da invenção é o aumento da extração de chumbo em metal bruto e o aumento do desempenho relativo do processo com simultânea redução do consumo de recursos energéticos. O processo consiste na preparação e secagem de uma mistura de materiais, calcinação-fundição da carga no estado de suspensão em atmosfera de oxigênio com obtenção de massa fundida óxida e uma mistura de pós com os gases da calcinação-fundição, redução da massa fundida pela filtragem através da camada de partículas aquecidas de redutos carbónico com obtenção de chumbo metálico puro, massa fundida áxida contendo zinco e gases. A carga é triturada e classificada, e para o estágio de calcinação-fundição é suprida a fração de material seco, cuja massa contenha no mínimo 90% de partículas com tamanho de 0,01-0,10 mm. Nisso o teor de umidade livre na carga no estágio de sua preparação é de 8-16%, e como redutor carbónico moido é utilizado carvão com teor de carbono em massa seca de cerca de 49 até cerca de 80% e de voláteis de cerca de 11 até cerca de 27%.PROCESS OF TREATMENT OF PLUMBIFER MATERIALS The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals, particularly to the processes of treatment of lead materials. The purpose of the invention is to increase the extraction of lead in crude metal and to increase the relative performance of the process while simultaneously reducing the consumption of energy resources. The process consists of the preparation and drying of a mixture of materials, calcination-melting of the load in the state of suspension in oxygen atmosphere with obtaining of oxide melt and a mixture of powders with the gases of the calcination-melting, reduction of the melt by filtration through the layer of heated particles of carbonic redoubts, obtaining pure metallic lead, oxide melt containing zinc and gases. The load is crushed and classified, and for the calcination-casting stage the fraction of dry material is supplied, whose mass contains at least 90% of particles with a size of 0.01-0.10 mm. In this, the free moisture content in the load at the stage of preparation is 8-16%, and as a ground carbon reducer, coal with a dry mass carbon content of about 49 to about 80% and volatiles of about 11 up to about 27%.

Description

PROCESSO DE TRATAMENTO DE MATERIAIS PLUMBÍFEROSTREATMENT PROCESS OF FUMILY MATERIALS

Área técnicaTechnical area

A invenção refere-se à área metalúrgica de metais não-ferrosos ou,mais especificamente, aos processos de tratamentos de materiais de diversasprocedências e que contêm chumbo.The invention relates to the metallurgical area of nonferrous metals or, more specifically, to the process of treating materials of various origin and containing lead.

Existe um grande grupo de materiais plumbíferos tais como resíduosde processos metalúrgicos, pós de reversão de mattes de cobre, pastas da neutra-lização e processos de purificação de soluções que não são processados ou sãoprocessados em volume insuficiente por processos conhecidos, que assim são a-cumulados em depósitos de resíduos. Além do chumbo, esses materiais contêmquantidades consideráveis de zinco e de cobre que reduz a complexidade da recu-peração de metais não ferrosos do material mineral cru natural nos processos dasindústrias metalúrgicas. Simultaneamente, o armazenamento de materiais plumbí-feros causa problemas ecológicos complicados. Assim, a amplitude da expansãode materiais plumbíferos processados representa uma tarefa real para a proteçãotecnológica e ambiental.There is a large group of lead materials such as metallurgical process residues, copper matte reversing powders, neutralization pastes and solution purification processes that are not processed or are insufficiently processed by known processes, which are thus processed. accumulated in waste deposits. In addition to lead, these materials contain considerable amounts of zinc and copper that reduce the complexity of recovering nonferrous metals from natural raw mineral material in the metallurgical industry processes. At the same time, the storage of lead materials causes complicated ecological problems. Thus, the breadth of expansion of processed lead materials represents a real task for technological and environmental protection.

Arte anteriorPrior art

É conhecido o processo de tratamento de materiais plumbíferoscom elevada fração de sulfatos e óxidos do tipo tortas, pós, pastas deacumuladores, e outros misturados com concentrados de granulagem fina dechumbo, pós reversíveis, fundentes, pós de carvão, processo QSL1 baseado noprincípio de fundição por borbotão (Mager K., Schulte A. «Aspectos industriais etecnológicos das primeiros quatro usinas industriais de QSL». Materiais doSimpósio Internacional sobre tratamento do chumbo primário e secundário.Halifax, Nova Escócia, Canadá, 20-24 de agosto de 1989, editora PergamonPress, Nova Iorque, pg.. 15-26). O processo consiste no seguinte: a cargasupracitada é granulada e os grânulos úmidos obtidos são despejados sobreuma superfície de massa fundida óxida que contêm de 35 até 60% de chumboem forma de óxidos. Através dessa massa fundida óxida e a camada de chumbometálico existente embaixo dessa massa é soprado um gás oxigenado. Atravésda interação, - com temperatura de 850-950°C, - dos sulfetos da matéria-primacom os óxidos de chumbo forma-se um chumbo bruto que passa parcialmentepara a massa fundida óxida como resultado de sua oxidação pelo gásoxigenado. Através do controle do carregamento dos grânulos e do consumo degás oxigenado consegue-se uma alta concentração permanente de óxidos dechumbo na escória e uma predominância da velocidade de formação do chumbobruto sobre a velocidade de sua oxidação pelo gás oxigenado. A massa fundidaóxida que se forma com temperatura de até 950°C entra de forma contínua nazona de redução na qual, - na medida do deslocamento da escória para oorifício de saída, - a temperatura da massa fundida é elevada gradativamenteaté 1150-1250°C por conta do aquecimento com gás. Simultaneamente comisso, realiza-se a redução dos óxidos de chumbo até o chumbo bruto através daventilação da massa fundida com uma mistura de ar e material carbônico em póou gaseificado (carvão, gás natural, e outros).The process of treatment of lead materials with high fraction of crooked sulfates and oxides of pies, powders, accumulator pastes and others mixed with fine lead concentrates, reversible powders, fluxes, coal powders, QSL1 process based on the melt casting principle is known. (Mager K., Schulte A. "Industrial and Technological Aspects of the First Four QSL Industrial Plants". Materials from the International Symposium on Primary and Secondary Lead Treatment. Halifax, Nova Scotia, Canada, 20-24 August 1989, PergamonPress Publishing , New York, pp. 15-26). The process is as follows: The above charge is granulated and the wet granules obtained are poured onto a surface of oxide melt containing from 35 to 60% lead in oxide form. Through this oxide molten mass and the lead layer below this mass an oxygenated gas is blown. Through the interaction - at a temperature of 850-950 ° C - from the sulfides of the raw material with the lead oxides a crude lead is formed which passes partially to the oxide melt as a result of its oxidation by the gasoxygenate. By controlling the loading of the granules and the oxygenated gas consumption, a permanent high concentration of lead-oxides in the slag and a predominance of the formation rate of chumbobruto over the rate of its oxidation by the oxygenated gas are achieved. The oxide melt that forms up to 950 ° C continuously enters the reduction zone where, - as slag travels to the outlet orifice, - the melt temperature is gradually increased to 1150-1250 ° C by gas heating bill. At the same time, lead oxides are reduced to crude lead by melt blending with a mixture of air and carbonated or powdered carbonic material (coal, natural gas, and others).

Os inconvenientes deste processo conhecido é a baixa extração dechumbo como metal bruto, baixo desempenho relativo do processo e altoconsumo relativo de recursos energéticos (gás contendo oxigênio, materiaiscarbônicos). Isso se deve ao fato de que: a redução da concentração dechumbo na massa fundida óxida leva à necessidade de aumento da temperaturadesta massa fundida nos estágios de oxidação e de redução do processo e,respectivamente, - ao aumento da saída de chumbo no pó da fundição (até 50%ou mais de sua massa na carga). Durante um tratamento de materiaisplumbíferos com concentração de chumbo inferior a 30% e grau de oxidação deferro acima de 50-60%, o processo de fundição fica praticamente interrompidodevido à formação de uma massa fundida óxida viscosa, que não serve para aventilação gasosa.The drawbacks of this known process are the low lead extraction as crude metal, the low relative performance of the process and the relative high consumption of energy resources (oxygen containing gas, carbon materials). This is due to the fact that: the reduction of lead concentration in the oxide melt leads to the need to increase the temperature of this melt in the oxidation and process reduction stages and, respectively, - to increase the lead output in the foundry powder. (up to 50% or more of its mass in charge). During a treatment of lead materials with a lead concentration of less than 30% and a degree of iron oxidation above 50-60%, the casting process is virtually interrupted due to the formation of a viscous oxide melt, which is not suitable for gaseous adventuring.

Também é conhecido o processo de tratamento de materiaisplumbíferos contendo alta fração na carga de sulfatos e óxidos do tipo tortas,pós, pastas de acumuladores, e outros, misturados com concentrados sulfídicosde chumbo, pós reversíveis, fundentes, pós de carvão - processo Ausmelt,baseado no princípio de fundição por borbotão (Mounsey E.N., Piret N.L.«Resumo da tecnologia da fundição de chumbo Ausmelt». Materiais doSimpósio de 2000 sobre chumbo e zinco. Pittsburgh, EUA, 22-25 de outubro de2000, pg. 149-169). O processo consiste no fato de que a mistura em grãosfinos ou na forma granulada é carregada sobre a superfície de massa fundidaoxidada com concentração de 25 até 60% de chumbo. De cima no volume damassa fundida oxidada é soprado um gás oxigenado e, no caso de déficit dobalanço calórico do processo, sopra-se também um combustível carbônico emforma de pó, líquido ou gasoso. Como resultado da interação, - sob temperaturade 1000-1100°C dos sulfetos da matéria-prima com os óxidos de chumboforma-se o chumbo bruto, o qual passa parcialmente para a massa fundidaoxida resultante de sua oxidação com gás oxigenado. Através do controle dacarga da mistura e do consumo de gás oxigenado atinge-se uma altaconcentração permanente de óxidos de chumbo na escória e umapredominância da velocidade de formação de chumbo bruto sobre a velocidadede sua oxidação com oxigênio. A massa fundida óxida formada comtemperatura não superior a 1100°C é passada para o estágio de redução doprocesso em regime contínuo ou periódico, ou ainda é descarregada egranulada para um subseqüente tratamento da escória sólida de chumbo noestágio redutor resultando na obtenção de chumbo bruto. A redução dos óxidosde chumbo até o chumbo bruto, - a partir de uma rica escória de chumboproveniente do estágio oxidante do processo, - é realizada através de ventilaçãoda massa fundida com uma mistura de ar e material carbônico em pó, líquido ougasoso (carvão, óleo cru, gás natural, e outros) O significativo aumento deconsumo dos recursos energéticos com o respectivo aumento da temperaturada massa fundida óxida permite transformar este processo de um regime defundição de chumbo bruto para um regime de sublimação de chumbo (eparcialmente de zinco) no pó da fundição, os quais depois podem ser tratadosindividualmente pelo mesmo processo para a obtenção de chumbo bruto.Also known is the process of treating high fractional particulate materials in the loading of pies, powders, accumulator pastes and others mixed with lead sulphide concentrates, reversible powders, fluxes, coal powders - Ausmelt process based in the principle of bubble casting (Mounsey EN, Piret NL “Summary of Ausmelt Lead Casting Technology”. Materials from the 2000 Lead and Zinc Symposium. Pittsburgh, USA, October 22-25, 2000, pp. 149-169). The process consists in the fact that the mixture in grains or granules is loaded on the surface of oxidized melt with a concentration of 25 to 60% of lead. From above in the oxidized molten damascus volume is blown an oxygenated gas and, in case of deficit of the caloric balance of the process, a powdered, liquid or gaseous carbonic fuel is also blown. As a result of the interaction, - under temperature 1000-1100 ° C of the sulfides of the raw material with the lead oxides the raw lead, which partially passes to the molten oxide mass resulting from its oxidation with oxygenated gas. Controlling the mixture charge and oxygenated gas consumption achieves a permanent high concentration of lead oxides in the slag and a predominance of the velocity of crude lead formation over the oxidation velocity with oxygen. The oxide melt formed at a temperature not exceeding 1100 ° C is passed to the continuous or periodic process reduction stage, or discharged egranulated for subsequent treatment of solid lead slag at the reducing stage resulting in crude lead. The reduction of lead oxides to crude lead, - from a rich lead slag from the oxidizing stage of the process, - is accomplished by venting the molten mass with a mixture of air and carbon dioxide powder, liquid or gaseous material. natural gas, and others) The significant increase in the consumption of energy resources with the respective increase in temperature oxide melt allows this process to be transformed from a raw lead melting regime to a lead (and partly zinc) sublimation regime in which can then be treated individually by the same process to obtain raw lead.

Os inconvenientes deste processo conhecido são a baixa extraçãode chumbo como metal bruto, baixo desempenho relativo do processo junto comum alto consumo dos recursos energéticos (gás contendo oxigênio, materiaiscarbônicos).The drawbacks of this known process are the low extraction of lead as crude metal, low relative process performance together with high consumption of energy resources (oxygen containing gas, carbonic materials).

O processo que mais se aproxima, pelo conteúdo técnico, doprocesso proposto é o de tratamento de materiais plumbíferos, tais como tortasde chumbo e zinco, pós de reversão, lamas de purificação hidrolítica desoluções tecnológicas que contém principalmente sulfatos simples oucompostos e óxidos de metais, inclusive sulfatos termoestáveis (de chumbo ecálcio) e óxidos superiores de ferro (patente RK N° 9, C 22 B 13/02, 1997).Conforme este processo realiza-se a preparação de uma cargaúmida de materiais primários plumbíferos e fundentes introduzindo nesta cargano papel de redutor um material sulfídico em pó até obter a correlação emmassa da soma de enxofre sulfídico, elementar e de pirita ao teor de enxofretotal na carga da ordem de 0,08 até 0,87 e/ou introduzindo na carga materialcarbônico em pó no cálculo de 4 até 12 kg de carbono puro para 100 kg de ferrotrivalente e de 20 até 140 kg de carbono puro para 100 kg de sulfato de enxofre.The process most closely approximated by the technical content of the proposed process is the treatment of lead materials such as lead and zinc pies, reversal powders, hydrolytic purification sludges, technological breakdowns containing mainly simple or compound sulfates and metal oxides, including thermostable (lead and calcium) sulfates and higher iron oxides (RK Patent No. 9, C 22 B 13/02, 1997). As this process is carried out the preparation of a wet load of lead and flux primary materials is introduced into this cargane of reducing a powdered sulfidic material to obtain the mass correlation of the sum of sulfuric, elemental and pyrite sulfur to the sulfofretotal content in the charge of the order of 0.08 to 0.87 and / or introducing the powdery carbonic material charge in the calculation of 4 to 12 kg of pure carbon for 100 kg of ferrotrivalent and from 20 to 140 kg of pure carbon for 100 kg of sulfur sulfate.

Nisso introduz-se também material carbônico em pó com energia de ativação dareação de gaseificação de carbono nos moldes de 56-209 kJ/mol. Comomaterial sulfídico em pó são utilizados concentrados de sulfetos de chumbo ouminério de chumbo (polimetálico). A carga úmida obtida com umidaderecomendada de 2 até 16% deve ser secada até um teor residual de umidadeinferior a 1%. A carga seca é passada para o estágio de calcinação-fundição noestado de suspensão em atmosfera de gás oxigenado resultando na obtençãode uma massa fundida óxida dispersa e mistura de pós com gases decalcinação-fundição. A massa fundida óxida dispersa, obtida no estágio decalcinação-fundição é reduzida por meio de sua filtração através de umacamada de partículas aquecidas de material carbônico moído (coque ou carvãoem pedra) com grânulos de 2-50 mm, obtendo assim chumbo bruto e umaescória contendo zinco e gases empobrecida de chumbo e que são misturadoscom os gases da calcificação-fundição. Os pós são separados da mistura degases da reação e retornados para o estágio de calcificação-fundição.This also introduces carbon dioxide powder with carbonation-gating activation energy in the molds of 56-209 kJ / mol. As powder sulfide materials, lead sulfide concentrates or lead (polymetallic) concentrates are used. The wet load obtained at a recommended humidity of 2 to 16% should be dried to a residual moisture content of less than 1%. The dry charge is passed to the calcining-casting stage in the oxygen gas suspension state resulting in the obtainment of a dispersed oxide melt and mixing of powders with calcining-casting gases. The dispersed oxide melt obtained in the decalcination-casting stage is reduced by filtration through a layer of heated particles of ground carbonic material (coke or coal on stone) with 2-50 mm granules, thus obtaining crude lead and a slag containing zinc and lead-depleted gases which are mixed with calcification-casting gases. The powders are separated from the reaction step mixture and returned to the calcification-melt stage.

No estágio de preparação da carga úmida, realizada com umacriteriosa mistura de materiais que contêm compostos naturais de coesão (saissolúveis, hidróxidos e hidratos de metais, gesso), e na presença de umidadelivre na carga de no mínimo 2% ocorre uma estruturação da mesma comformação de micro-conglomerados "complexos" de partículas heterogêneas queincluem tanto componentes ácidos (sulfatos e óxidos de metais) quantoreagentes redutores (sulfetos de metais e carbono). No estágio de preparaçãoda carga úmida as ligações entre as partículas heterogêneas formando micro-conglomerados são reforçadas no estágio de secagem da carga. Isso garante aestabilidade térmica das partículas dos micro-conglomerados nas condições deaquecimento rápido da carga seca em pó no estágio de calcinação-fundição. Apresença de um estreito contato entre sulfatos e óxidos com sulfetos e carbonodentro dos micro-conglomerados garante uma significativa aceleração doprocesso de dessulfurização da carga e a decomposição dos óxidos de ferrossuperiores no estágio de calcificação-fundição da carga pulverizada e emsuspensão sob temperatura de 1250-1350oC. A aceleração do processo dedecomposição dos sulfatos e óxidos superiores de ferro superiores comtemperaturas de 300-500oC abaixo das temperaturas de sua decomposiçãotérmica se explica pelo fluxo intensivo nos micro-conglomerados de partículasheterogêneas de interações químicas do tipo:In the preparation stage of the wet load, carried out with a careful mixture of materials that contain natural cohesive compounds (soluble solids, hydroxides and metal hydrates, plaster), and in the presence of free moisture in the load of at least 2%, the same formation occurs. of "complex" micro-conglomerates of heterogeneous particles that include both acid components (metal sulfates and oxides) and reducing quantities (metal sulfides and carbon). In the wet load preparation stage, the bonds between the heterogeneous particles forming micro-conglomerates are reinforced in the charge drying stage. This ensures the thermal stability of the micro-conglomerate particles under the conditions of rapid heating of the dry powder charge in the calcining-casting stage. The presence of a close contact between sulphates and oxides with sulphides and carbon within the micro-conglomerates ensures a significant acceleration of the charge desulphurization process and the decomposition of the upper ferrous oxides at the calcification-melt stage of the pulverized charge and in suspension at a temperature of 1250-1350oC. . The acceleration of the decomposition process of the higher iron sulfates and higher iron oxides with temperatures of 300-500 ° C below their thermal decomposition temperatures is explained by the intensive flux in the heterogeneous particle micro-conglomerates of chemical interactions such as:

Me1S04 + Me2S —»· MeIO(MeI) +Me20(Me2) + S02; (1)Me1SO4 + Me2S -? · MeO (MeI) + Me2O (Me2) + SO2; (1)

MeIO + Me2S -> MeIO(MeI) +Me20(Me2) + S02; (2)MeIO + Me2 S -> MeIO (MeI) + Me20 (Me2) + SO2; (2)

Fe203 + MeS Fe304 + MeO + S02; (3)Fe203 + MeS Fe304 + MeO + SO2; (3)

Fe304 + MeS FeO + MeO + S02; (4)Fe304 + MeS FeO + MeO + SO2; (4)

MeS04 + C^ MeO(Me, MeS) + C02 + S02; (5)MeSO 4 + C 2 MeO (Me, MeS) + CO 2 + SO 2; (5)

MeO + C Me + CO; (6)MeO + C Me + CO; (6)

Fe203 + C -> Fe304 + CO; (7)Fe203 + C -> Fe304 + CO; (7)

Fe304 + C-* FeO + CO. (8)Fe304 + C- * FeO + CO. (8)

Os inconvenientes deste processo já conhecido é a baixa extraçãode chumbo na forma de metal bruto, baixo desempenho relativo e alto consumorelativo dos recursos energéticos (gás contendo oxigênio, materiais carbônicos eenergia elétrica).The drawbacks of this already known process are the low extraction of lead in the form of crude metal, low relative performance and high relative consumption of energy resources (oxygen-containing gas, carbonic materials and electrical energy).

Os inconvenientes supracitados são determinados pelo fato desteprocesso já conhecido não suprir teor suficientemente alto e as dimensõesideais dos micro-conglomerados "complexos" termoestáveis na carga seca quepassa para o estágio de calcificação-fundição em suspensão. Estes dois fatoresestão condicionados pelo incontrolável processo de aglutinação oudesintegração das partículas de micro-conglomerados no estágio de secagemda carga úmida.The aforementioned drawbacks are determined by the fact that this known process does not supply sufficiently high content and the ideal dimensions of the thermostable "complex" micro-conglomerates in the dry load passing into the suspended calcification-casting stage. These two factors are conditioned by the uncontrollable process of agglutination or disintegration of the micro-conglomerate particles in the wet load drying stage.

A carga que passa para o estágio de secagem com umidade de 2-7%, independentemente do seu teor de componentes coesivos, não possuisuficiente umidade livre para a formação de ligações entre as partículas quesejam suficientes para uma estabilidade mecânica e térmica dos micro-conglomerados formados. Isso provoca a desintegração mecânica edecrepitação dos micro-conglomerados termicamente instáveis nos estágios desecagem e calcificação-fundição da carga. Como resultado disso reduz-se o teorde partículas de micro-conglomerados "complexos" e aumenta a fração demassa de partículas dispersas individuais na carga no estágio de calcificação-fundição. No caso de grande umidade da carga passada para o estágio desecagem, este volume de umidade livre é suficiente para formação designificativa quantidade de ligações estáveis entre as partículas. Entretanto, aincontrolável aglutinação das partículas no processo de secagem do materialleva à formação de uma estrutura de grãos grandes da carga seca com possívelformação de pedaços excessivamente grandes de partículas aglomeradas, cujacalcificação-fundição em suspensão seria impossível sem uma prévia moagemcomplementar.The charge that passes to the 2-7% moisture drying stage, regardless of its cohesive component content, does not have sufficient free moisture to form the bonds between the particles that are sufficient for mechanical and thermal stability of the formed micro-conglomerates. . This causes mechanical disintegration and decrepitation of thermally unstable micro-conglomerates in the drying and calcification-casting stages of the load. As a result the particle content of "complex" micro-conglomerates is reduced and the excess fraction of individual dispersed particles in charge in the calcification-melt stage increased. In the case of high moisture from the charge passed to the drying stage, this volume of free moisture is sufficient to designate the amount of stable bonds between the particles. However, uncontrollable particle agglutination in the material drying process leads to the formation of a large dry load grain structure with the possible formation of excessively large pieces of agglomerated particles, which suspended calcification-casting would be impossible without further grinding.

Tanto o baixo teor de micro-conglomerados "complexos" termo-estáveis na carga seca passada para o estágio de calcificação-fundição, quantoseu tamanho excessivamente grande reduzem significativamente a eficiência dotratamento pelo processo já conhecido dos materiais plumbíferos e elevadafração de sulfatos, óxidos de ferro superiores e óxidos de zinco. Um teor baixode micro-conglomerados "complexos" na carga seca reduz o grau de contatodas heterogêneas partículas reagentes, enquanto um tamanho grande dosmicro-conglomerados reduz a velocidade de seu aquecimento no estágio decalcificação-fundição da carga. Ambas as coisas levam à redução daintensidade das interações de baixa temperatura dos componentes da cargaconforme reações (1)-(8) e impõem a necessidade de aumento da temperaturade calcificação-fundição até 1400-1450oC para obter uma desintegração maiscompleta dos sulfatos termo-estáveis e aumento da fluidez das massas fundidasóxidas com elevado teor de óxidos superiores de ferro.Both the low content of thermostable "complex" micro-conglomerates in the dried dry load to the calcification-melt stage, their excessively large size significantly reduce the efficiency of the known process processing of lead materials and the high fraction of sulfates, iron oxides. and zinc oxides. A low content of "complex" micro-conglomerates in the dry load reduces the degree of contact of heterogeneous reactive particles, while a large size of the micro-conglomerates reduces their rate of heating in the decalcification-melt stage of the charge. Both lead to a reduction in the intensity of the low temperature interactions of the charge components as reactions (1) - (8) and impose the need to increase the calcification-melt temperature to 1400-1450oC to achieve a more complete disintegration of thermostable sulfates and increased fluidity of high oxide melt oxides.

A elevação da temperatura de calcificação-fundição resulta noconsumo relativamente alto de combustível carbônico e de oxigênio para suaoxidação, como também resulta no significativo aumento da saída de pósreversivos, sem permitir reduzir o teor de óxidos superiores de ferro na dispersamassa fundida óxida.Raising the calcification-casting temperature results in the relatively high consumption of carbon dioxide and oxygen for its oxidation, as well as the significant increase in post-reversal output, without allowing the reduction of higher iron oxides in the oxide molten dispersion.

A viscosidade das massas fundidas óxidas saturadas com óxidossuperiores de ferro aumenta na medida da redução do óxido de chumbo nacamada do material carbônico moído. Como conseqüência, aumenta o efeito derefreamento do processo de filtração e redução da massa fundida óxida,agravado por significativo consumo de calor para a redução dos óxidossuperiores de ferro. A manutenção da alta fluidez e aumento do grau de reduçãoda massa fundida óxida nessas condições exige o aumento do fornecimento decalor e redução da carga de massa fundida óxida no estágio redutivo doprocesso.The viscosity of the oxide-saturated oxide molten masses increases with the reduction of the layered lead oxide of the ground carbonic material. As a consequence, the cooling effect of the filtration process and the reduction of the oxide melt, which is aggravated by significant heat consumption for the reduction of iron oxides, increases. Maintaining high fluidity and increasing the degree of oxide melt reduction under these conditions requires increasing the heat supply and reducing the oxide melt load in the process reductive stage.

Assim, o processo já conhecido não garante uma realização eficazdas interações de baixa temperatura dos componentes da carga no estágio decalcificação-fundição e uma subseqüente redução das massas fundidas óxidasna camada do redutor carbônico moído.Thus, the known process does not guarantee effective low temperature interactions of the charge components in the decalcification-casting stage and a subsequent reduction of oxide melts in the ground carbon reducer layer.

Nisso, um dos importantes fatores de baixa eficiência do processojá conhecido é o reduzido limite inferior da recomendada faixa de teores daumidade livre na carga úmida passada para o estágio de secagem.Thus, one of the important low efficiency factors of the process already known is the low lower limit of the recommended free moisture content range in the wet load passed to the drying stage.

Outro fator complementar da baixa eficiência do processo jáconhecido pode ser a utilização dos recomendados materiais carbônicos para aformação da camada de redutor carbônico moído.Another complementary factor to the already known low process efficiency may be the use of the recommended carbonic materials for the formation of the ground carbon reducer layer.

A utilização de coque, que possui a menor capacidade de reaçãoentre os materiais carbônicos, condiciona a relativamente baixa velocidade deredução da massa fundida óxida durante sua filtração através da camada doredutor moído, limitando com isso a produtividade relativa do processo. Para oaumento da velocidade de redução é necessário o aumento da temperatura damassa fundida óxida. Entretanto, o aumento de sua temperatura no estágio decalcificação-fundição da carga leva ao aumento do consumo relativo de recursosenergéticos (combustível em pó e oxigênio para sua queima) e também àredução da extração de chumbo como metal bruto, devido ao aumento do graude passagem do chumbo para os pós de calcificação-fundição. Assim, oaumento da fração dos pós de reversão na carga pode reduzir a eficiênciarelativa do processo em grau maior do que permitiria aumentá-la o aumento detemperatura da massa fundida óxida no estágio de calcificação-fundição dacarga.The use of coke, which has the lowest reaction capacity among carbonic materials, conditions the relatively low rate of reduction of oxide melt during its filtration through the milled grating layer, thereby limiting the relative productivity of the process. Increasing the rate of reduction requires increasing the temperature of the molten oxide melt. However, the increase of its temperature in the melt-decalcification stage of the load leads to an increase in the relative consumption of energy resources (powdered fuel and oxygen for its burning) and also to the reduction of lead extraction as a raw metal, due to the increase of the passage passage. lead for calcification-casting powders. Thus, increasing the fraction of charge reversal powders may reduce the relative efficiency of the process to a greater degree than would increase it by increasing the oxide melt temperature in the calcification-melt stage of the load.

A capacidade reativa do carvão é maior que a do coque. Todavia,diferentemente do coque, nem todos os carvões possuem estabilidade térmicanas condições de aquecimento rápido e, ao cair na superfície da banheira deescória, podem decrepitar. Nisso, a permeabilidade da camada do redutorcarbônico moído para a massa fundida oxida dispersa reduz-se visivelmente ouinterrompe-se inteiramente. Respectivamente, reduz-se a superfície e avelocidade de fluxo das reações redutoras. Isso provoca a correspondenteredução da extração de chumbo em metal bruto e a eficiência relativa doprocesso (inclusive até sua completa interrupção). Além disso, a necessidade deaumento da fluidez e, respectivamente, da temperatura da massa fundida óxidacom redução da permeabilidade da camada do redutor moído condiciona aaumento do consumo relativo dos recursos energéticos inevitável neste caso.The reactive capacity of coal is greater than that of coke. However, unlike coke, not all coals have thermal stability under rapid heating conditions and, when falling on the surface of the slag bath, may decay. In this, the permeability of the ground carbon reducer layer to the dispersed oxidized melt is visibly reduced or completely disrupted. Respectively, the surface and flow velocity of the reducing reactions are reduced. This leads to a corresponding reduction in lead extraction in raw metal and the relative efficiency of the process (including until its complete interruption). In addition, the need for increased flowability and, respectively, oxide melt temperature, with reduction of the permeability of the milled gearhead layer, leads to the inevitable increase in relative consumption of energy resources in this case.

Como base da invenção foi estabelecido o objetivo de alterar oprocesso já conhecido de tratamento de materiais plumbíferos com altaconcentração de sulfatos termo-estáveis e óxidos de ferro superiores de forma aaumentar a extração de chumbo em metal bruto e a eficiência do processo comuma concomitante redução do consumo relativo de recursos energéticos.As a basis of the invention the objective was set to alter the already known process of treatment of lead materials with high concentration of thermostable sulfates and higher iron oxides in order to increase lead extraction and process efficiency with a concomitant reduction of consumption. relative energy resources.

Resumo da invençãoSummary of the Invention

O objetivo proposto foi atingido pelo fato de que no processo detratamento de materiais plumbíferos e que inclui a preparação da carga atravésde uma criteriosa mistura de materiais plumbíferos sulfídicos e aciduladosúmidos com o fundente e o material carbônico em pó, durante a qual a relaçãode massa do enxofre sulfídico, elementar e pirítico para o conteúdo de enxofretotal é de 0,08-0,87, enquanto o material carbônico em pó com energia deativação da reação de gaseificação do carbono nos limites de 56-209 kJ/mol éintroduzido como redutor a partir do cálculo de 4-12 kg de carbono puro para100 kg de ferro trívalente e 20-140 kg de carbono puro para 100 kg de sulfato deenxofre na carga; secagem da carga úmida obtida até uma umidade residualinferior a 1%; calcificação-fundição da carga seca em suspensão na atmosferade oxigênio com obtenção de massa fundida óxida dispersada e uma mistura depós com os gases da calcificação-fundição; redução da massa fundida óxidadispersada durante sua filtração através da camada de partículas aquecidas deredutor carbônico moído em partículas de tamanho 2-50 mm, com obtenção dechumbo metálico, massa fundida óxida contendo zinco e gases misturados compós e gases da calcificação-fundição; separação da mistura de pós e gases dereação obtidos, com retorno dos pós para o estágio de calcificação-fundição, acarga seca é submetida à trituração e classificação, e para o estágio decalcificação-fundição é enviada a fração separada de carga seca cuja massa écomposta em mais de 90% de partículas com tamanho de 0,01-0,10 mm.The proposed objective was achieved by the fact that in the process of degradation of lead materials and which includes the preparation of the charge through a careful mixture of sulfuric acid acidic lead materials with the flux and carbon dioxide powder, during which the ratio of sulfur mass sulfide, elemental and pyritic for the sulfofretotal content is 0.08-0.87, while the powdered carbonic material with the energy of the carbon gasification reactivation within the limits of 56-209 kJ / mol is introduced as a reductant from calculation of 4-12 kg of pure carbon to 100 kg of trivalent iron and 20-140 kg of pure carbon to 100 kg of sulfur sulfate in the load; drying of the obtained wet load to a residual moisture of less than 1%; calcification-smelting of the dry charge suspended in the oxygen atmosphere to obtain dispersed oxide melt and a mixture after the calcification-smelting gases; reduction of the oxide dispersed molten mass during its filtration through the layer of heated particles of carbon dioxide ground in particle size 2-50 mm, obtaining metallic lead, oxide molten mass containing zinc and composite mixed gases and calcification-melt gases; Separation of the mixture of obtained powders and gaseous gases, with return of the powders to the calcification-melt stage, dry load is subjected to grinding and grading, and to the decalcification-melt stage is sent to a separate dry charge fraction whose mass is composed of more than 90% of particle size 0.01-0.10 mm.

É desejável que o teor de umidade livre na carga no estágio de suapreparação seja de 8-16%.It is desirable that the free moisture content in the load at its preparation stage is 8-16%.

Também seria mais adequado que no papel de redutor carbônicomoído no estágio de redução da massa fundida oxida dispersada seja utilizadocarvão com teor em massa seca de carbono total de cerca de 49 até cerca de80% e voláteis de cerca de 11 até cerca de 27%.It would also be more suitable that in the carbonic acid reducing role in the dispersed oxide melt reduction stage, carbon with a dry carbon content of about 49 to about 80% and volatiles of about 11 to about 27% are used.

Durante a realização das soluções apresentadas, os seguintesfatores permitem atingir o objetivo proposto:During the realization of the presented solutions, the following factors allow to reach the proposed objective:

- formação da micro-estrutura da carga com alta fração de micro-conglomerados de partículas heterogêneas mecânica e termicamente estáveis,e que incluem componentes sulfatados, oxidados, sulfídicos e carbônicos;- Formation of the charge microstructure with high fraction of mechanically and thermally stable heterogeneous particle micro-conglomerates, including sulfated, oxidized, sulfidic and carbonic components;

- estabilização da composição das frações e da micro-estruturaideais da carga seca enviada para o estágio de calcificação-fundição emsuspensão;- stabilization of the composition of the fractions and the microstructures of the dry load sent to the suspending calcification-casting stage;

- intensificação das interações sob baixa temperatura decomponentes sulfatos e óxidos com os sulfitos e o carbono no estágio decalcificação-fundição da carga em estado de suspensão;- intensification of low temperature interactions of sulfate and oxide components with sulfites and carbon in the decalcification-melt stage of the suspended load;

- intensificação da redução da massa fundida oxida comconservação estável dá estrutura porosa e da permeabilidade da camada deredutor carbônico moído.- Intensified reduction of oxidized melt mass with stable preservation gives porous structure and permeability of the ground carbon dioxide layer.

As pesquisas morfológicas da carga demonstraram que o tamanhomínimo dos micro-conglomerados "complexos" de partículas heterogêneas é decerca de 0,01 mm. As frações de carga ainda mais dispersas são de partículasnão-associadas individuais, ou micro-conglomerados de partículas altadispersão e de materiais plumbíferos de mesmo tipo e que possuem elevadaspropriedades aglutinantes (tais como pós, tortas e lamas).Morphological surveys of the charge have shown that the minimum size of "complex" micro-conglomerates of heterogeneous particles is about 0.01 mm. Even more dispersed filler fractions are single unassociated particles, or micro-conglomerates of high dispersion particles and similar lead materials having high binder properties (such as powders, pies and sludge).

A análise das fusões de teste demonstrou que o aumento do teorda frações de fina dispersão com tamanho das partículas inferior a 0,01 mm, etambém a elevação do teor das frações de grão grosso com tamanho daspartículas individuais ou associadas maior que 0,1 mm na carga seca resulta naredução da velocidade e do grau de transformação de seus componentes noestágio de calcificação-fundição em suspensão e não permite alcançar oobjetivo proposto.Analysis of the test fusions showed that the increase in the fine dispersion fractions with particle size of less than 0.01 mm, and also the increase in the content of coarse grain fractions with individual or associated particle size greater than 0.1 mm in the sample. Dry load results in the reduction of the speed and degree of transformation of its components in the stage of calcification-casting in suspension and does not allow to achieve the proposed objective.

A influência negativa do alto teor de frações de fina dispersão e degrão grosso no material da carga seca nos indicadores do processo pode sereliminada com êxito com a introdução de operações subseqüentes de trituraçãoe classificação da carga seca antes de sua entrada no estágio de calcificação-fundição.The negative influence of the high content of fine dispersion and coarse grain fractions on dry load material on process indicators can be successfully eliminated by the introduction of subsequent dry load shredding and grading operations prior to its entry into the calcification-casting stage.

A operação conjunta de trituração e classificação proporciona aobtenção de uma fração separada de carga seca com mais de 90% da massade partículas com tamanhos dentro da faixa de 0,01-0,10 mm, o que permite:The combined grinding and grading operation provides a separate dry load fraction with more than 90% of the mass of particle sizes within the range of 0.01-0.10 mm, allowing:

- conservar na carga seca, após sua trituração, micro-conglomerados de partículas heterogêneas que incluem os componentes:sulfatos, óxidos, sulfitos e carbono;- Store in the dry load, after grinding, micro-conglomerates of heterogeneous particles including the components: sulfates, oxides, sulfites and carbon;

- limitar no estágio de calcificação-fundição a entrada de partículasexcessivamente pequenas (inferiores a 0,01 mm) e partículas individuais emicro-conglomerados excessivamente grandes (superiores a 0,10 mm) queimpedem o aumento do grau de dessulfurização da carga e da desintegraçãodos óxidos de ferro superiores no estágio de calcificação-fundição nos regimesde baixas temperaturas do processo.- limiting in the calcification-casting stage the entry of excessively small particles (less than 0.01 mm) and excessively large individual conglomerate particles (greater than 0.10 mm) which prevent the increase in charge desulphurization and oxide disintegration higher iron content in the calcification-casting stage at low process temperatures.

Com isso, a estabilização da composição das frações da cargaseca na faixa predominante de tamanhos de partículas da ordem de 0,01-0,10mm permite resolver com eficiência o objetivo proposto.Thus, the stabilization of the composition of the fractions of the cargo in the predominant range of particle sizes of the order of 0.01-0.10mm allows to solve efficiently the proposed objective.

Neste caso, o aumento da extração direta do chumbo em metalbruto e o aumento da eficiência relativa do processo com a concomitanteredução do consumo de energia, são alcançados por conta do seguinte:In this case, the increase in the direct extraction of lead in metallurgy and the increase of the relative efficiency of the process with the concomitant reduction of energy consumption are achieved due to the following:

- eliminação da formação de matte pobre;- elimination of poor matte formation;

- redução da emissão de pó e da fração de pós reversíveis dafusão da carga;- reduction of dust emission and fraction of reversible charge melt powders;

- aumento do grau de redução do chumbo contido na massafundida oxida fluida na camada do redutor carbônico moído;- increase in the degree of reduction of lead contained in the molten oxidized fluid mass in the ground carbon reducer layer;

- redução do consumo de combustível carbônico em pó, dooxigênio para sua queima e da energia elétrica usada para compensação dasperdas de calor devido às reações de redução dos óxidos de ferro superiores nacamada do redutor carbônico.- Reduction in the consumption of carbon dioxide powder, the oxygen for its burning and the electric energy used to compensate for heat losses due to the reduction reactions of the upper iron oxides in the carbon reducer layer.

A redução do limite inferior do tamanho das partículas de cargaseca para menos de 0,01 mm reduz o grau de desempenho das interações debaixa temperatura de seus componentes no estágio de calcificação-fundiçãoconforme as reações (1)-(8) devido à redução da fração de micro-conglomerados "complexos" na carga. Isto implica na necessidade de aumentara temperatura do processo. Além disso, cresce a saída mecânica de partículasfinas no pó da calcificação-fundição. No geral, isso resulta na redução daextração de chumbo para metal bruto, redução da eficiência relativa do processoe no aumento do consumo de recursos energéticos.Reducing the lower boundary of particle size to less than 0.01 mm reduces the degree of interaction performance of the low temperature of its components in the calcification-casting stage as reactions (1) - (8) due to fraction reduction of "complex" micro-conglomerates in the charge. This implies the need to increase the process temperature. In addition, the mechanical output of fine particles in the calcification-casting powder grows. Overall, this results in reduced lead extraction for raw metal, reduced relative process efficiency, and increased consumption of energy resources.

O aumento do limite superior do tamanho das partículas da cargaseca acima de 0,10 mm reduz o grau de desempenho das interações de baixatemperatura de seus componentes no estágio de calcificação-fundição devido áredução da velocidade de aquecimento das partículas grossas e redução dasuperfície de reação somada dos componentes, o que também implica nanecessidade de aumento da temperatura do processo e impede que se atinja doobjetivo proposto.Increasing the upper limit of the load particle size above 0.10 mm reduces the degree of performance of the low temperature interactions of its components in the calcification-casting stage due to the reduction of the coarse particle heating rate and the reduction of the summed reaction surface. of the components, which also implies the need to increase the process temperature and prevents the proposed objective from being achieved.

A redução da fração de massa das partículas com tamanhos de0,01 até 0,10 mm na carga seca para um valor abaixo de 90%, tanto como nocaso de alteração dos próprios limites da faixa ideal de tamanho das partículas,provoca a redução do grau de desempenho das interações de baixatemperatura de seus componentes no estágio de calcificação-fundição. Issopode ocorrer tanto devido à redução da fração de micro-conglomerados"complexos" como devido ao aumento na carga da fração de partículas e micro-conglomerados individuais excessivamente grandes. Ambas implicam nanecessidade de aumento da temperatura do processo. Como resultado dissoreduz-se a extração de chumbo em metal bruto, o desempenho relativo doprocesso e aumenta o consumo relativo de recursos energéticos.Reducing the mass fraction of particle sizes from 0.01 to 0.10 mm in the dry load to below 90%, as well as by altering the limits of the ideal particle size range itself, causes a reduction in the degree of performance of low temperature interactions of its components in the calcification-casting stage. This may occur either due to the reduction of the fraction of "complex" micro-conglomerates or due to the increase in the charge of the fraction of excessively large individual particles and micro-conglomerates. Both imply the need to increase the process temperature. As a result, crude metal lead extraction, process relative performance and relative energy resource consumption are reduced.

De acordo com o processo patenteado, é preferível realizar acuidadosa mistura dos materiais no estágio de preparação da carga úmida comteor de umidade livre da carga da ordem de 8-16%. Baseando-se em dadosexperimentais, isso permite:According to the patented process, it is preferable to carry out careful mixing of the materials at the stage of wet load preparation with load-free moisture of the order of 8-16%. Based on experimental data, this allows:

1) formar uma micro-estrutura uniforme da carga com grandefração de micro-conglomerados "complexos" de partículas heterogêneas e queincluem os componentes de sulfatos, óxidos, sulfitos e carbono;1) forming a uniform charge microstructure with large fractionation of "complex" micro-conglomerates of heterogeneous particles and including sulfate, oxide, sulfite and carbon components;

2) formar uma quantidade suficiente de fortes ligações entre aspartículas heterogêneas que proporcionam a estabilidade térmica dos micro-conglomerados "complexos" no estágio de calcificação-fundição da carga seca.2) forming a sufficient amount of strong bonds between heterogeneous particles which provide the thermal stability of the "complex" micro-conglomerates in the dry load calcification-melt stage.

A faixa indicada de teores de umidade livre é a ideal poisproporciona um aumento mais substancial da fração de micro-conglomerados"complexos" na carga no estágio de sua preparação e o reforço destes micro-conglomerados no estágio de secagem da carga úmida. .The indicated range of free moisture contents is ideal as it provides a more substantial increase in the fraction of "complex" micro-conglomerates in the load at the stage of preparation and the reinforcement of these micro-conglomerates in the wet load drying stage. .

Nos casos de umidade livre abaixo de 8% reduz-se a fração demicro-conglomerados "complexos" na carga úmida que entra no estágio desecagem e também a estabilidade mecânica e térmica destes micro-conglomerados nesta carga úmida. Isso reduz o grau de desempenho dasinterações dos componentes da carga no estágio da calcificação-fundição eprovoca a piora dos indicadores do processo nos moldes da solução do objetivoproposto.In cases of free humidity below 8%, the "complex" demicro-conglomerate fraction in the wet load entering the drying stage is reduced, as well as the mechanical and thermal stability of these micro-conglomerates in this wet load. This reduces the degree of performance of load component interactions at the calcification-casting stage and causes the process indicators to worsen in the objective-solution solution molds.

No caso de umidade livre de 8% ou maior, aumenta visivelmente afração de micro-conglomerados "complexos" na carga úmida que entra noestágio de secagem. Também aumenta a estabilidade mecânica e térmicadestes micro-conglomerados na carga seca. Apesar de, neste caso e tambémno protótipo, ocorrer uma incontrolável aglutinação das partículas no estágio desecagem, a utilização no processo patenteado de operações consecutivas detrituração e classificação da carga seca exclui a passagem de fraçõesexcessivamente grossas para o estágio de calcificação-fundição. Com issoestabelece-se a possibilidade de realização do processo com a máxima eficácia.In the case of free humidity of 8% or higher, the fraction of "complex" micro-conglomerates visibly increases in the wet load that enters the drying stage. It also increases the mechanical and thermal stability of these micro-conglomerates in dry load. Although in this case, as well as in the prototype, uncontrollable agglutination of the particles at the drying stage occurs, the use in the patented process of consecutive dry load grading and grading operations excludes the passage of excessively thick fractions to the calcification-casting stage. With this the possibility of carrying out the process with the maximum effectiveness is established.

O aumento do teor de umidade livre na carga para acima de 16% éimpróprio, pois não resulta num visível aumento da fração de micro-conglomerados "complexos" na carga seca no estágio de calcificação-fundiçãoe, com isso, não melhora os indicadores do processo nos moldes da solução doobjetivo proposto. Concomitantemente, a evaporação do excesso de umidadeexigirá o aumento do consumo de combustível para a secagem da carga, ouseja, eleva a soma do consumo relativo de recursos energéticos.Increasing the free moisture content in the load to above 16% is proper as it does not result in a noticeable increase in the fraction of "complex" micro-conglomerates in the dry load at the calcification-melt stage and thus does not improve process indicators. along the lines of the proposed objective solution. At the same time, evaporation of excess moisture will require increased fuel consumption to dry the load, ie, it increases the sum of relative consumption of energy resources.

No protótipo propõe-se o coque ou carvão em pedra usado comoredutor carbônico moído da massa fundida oxida dispersada proveniente doestágio de calcificação-fundição da carga. Graças à presença dehidrocarbonetos (voláteis) ativos e uma energia mais baixa de ativação dareação de gaseificação do carbono sólido, o carvão, como regra geral, possuimaior capacidade redutora do que o coque. Entretanto, diferentemente docoque, nem todos os carvões possuem estabilidade térmica e, durante umaquecimento rápido na superfície do banho de escória, podem decrepitar, fatoque não está considerado no protótipo. Concomitantemente, a decrepitação docarvão pode reduzir drasticamente o grau de redução da massa fundida óxidana camada do redutor carbônico moído e interromper completamente arealização do processo de redução. A estabilidade térmica do carvão está ligadadiretamente à sua aglutinabilidade durante a calcinação. Quanto maior for aaglutinabilidade do carvão maior será sua estabilidade térmica. Partindo destainteração e da análise dos dados de testes, foi estabelecida uma faixa ideal daqualidade de carvões possuidores de uma estabilidade térmica suficientementeelevada. De acordo com o processo patenteado deve-se utilizar como redutorcarbônico moído um carvão com teor de carbono em massa seca entre cerca de49% até cerca de 80% e voláteis de cerca de 11% até cerca de 27%.In the prototype we propose coke or charcoal in stone used with ground carbonic reducer of the dispersed oxidized molten mass coming from the calcification-casting stage of the charge. Thanks to the presence of active (volatile) hydrocarbons and a lower activation energy for solid carbon gasification, coal, as a general rule, has a higher reducing capacity than coke. However, unlike the charcoal, not all coals have thermal stability and, during rapid heat on the surface of the slag bath, may decay, which is not considered in the prototype. Concomitantly, the decrepitation of charcoal can drastically reduce the degree of reduction of the oxide melt layer of the ground carbon reducer and completely disrupt the reduction process. The thermal stability of coal is directly linked to its agglutinability during calcination. The greater the agglutinability of coal, the greater its thermal stability. Based on this change and the analysis of the test data, an ideal range of coals having sufficiently high thermal stability has been established. In accordance with the patented process, a dry carbon carbon content of from about 49% to about 80% and volatiles from about 11% to about 27% should be used as ground carbon reducers.

A utilização de carbono, com os teores de carbono geral e voláteisdentro da faixa indicada como o redutor carbônico moído reforça a eficiência doestágio redutor do processo por conta da elevação da atividade do redutor comconservação da desenvolvida superfície de reação e alta permeabilidade dacamada de redutor moído para a dispersada massa fundida óxida. Isso tambémpermite aumentar a extração de chumbo em metal bruto e o desempenhorelativo do processo sem aumentar a temperatura da massa fundida óxidaproporcionando assim maior economia do consumo relativo de recursosenergéticos.The utilization of carbon, with the general and volatile carbon contents within the range indicated as the ground carbon reducer, reinforces the efficiency of the reducer stage of the process due to the increased activity of the reducer with conservation of the developed reaction surface and high permeability of the ground reducer layer to the dispersed oxide melt. It also allows to increase the lead extraction in crude metal and the relative performance of the process without increasing the temperature of the oxide melt thus providing greater economy of the relative consumption of energy resources.

Por um lado, o carbono total na massa seca do carvão consiste decarbono sólido e voláteis, enquanto por outro lado o carbono sólido e voláteiscompõem a base da massa seca do carvão. Com isso, os limites recomendadosdos teores de carbono total e voláteis na massa seca do carvão estãoestreitamente ligados e devem ser estudados em conjunto.On the one hand, total carbon in dry mass of coal consists of solid and volatile carbon, while on the other hand solid and volatile carbon forms the basis of dry mass of coal. Thus, the recommended limits of total and volatile carbon contents in the dry mass of coal are closely linked and should be studied together.

Com a redução do teor de carbono total na massa seca do carvãoabaixo de cerca de 52% e o proporcional aumento nessa massa do teor devoláteis acima de cerca de 27%, durante a calcinação reduzem-se visivelmentea aglutinabilidade do carvão e sua estabilidade térmica nas condições deaquecimento rápido. O aumento do grau de decrepitação dos pedaços decarvão moído na superfície do banho de escória reduz a permeabilidade dacamada do redutor carbônico. Como resultado disso reduzem-se de formainterligada a velocidade de redução da massa fundida oxida, o grau de extraçãode chumbo em metal bruto e o desempenho relativo do processo. Além disso, adiminuição da intensidade do estágio redutor leva ao aumento do consumorelativo de recursos energéticos devido à necessidade de incremento da fluideze, respectivamente, da temperatura da massa fundida óxida, e também dacompensação das perdas de calor crescentes para sua recuperação e manutenção.By reducing the total carbon content in the dry mass of coal below about 52% and the proportional increase in this returnable mass of mass above about 27%, during calcination the coal's agglutinability and its thermal stability under conditions are significantly reduced. Fast heating. Increasing the degree of decrepitation of the ground charcoal pieces on the slag bath surface reduces the layer permeability of the carbon reducer. As a result, the reduction rate of oxidized melt reduction, the degree of lead extraction in raw metal and the relative process performance are reduced in an interconnected manner. In addition, the reduction in the intensity of the reducing stage leads to an increase in the relative consumption of energy resources due to the need to increase the fluid, respectively, of the oxide melt temperature, and also to compensate for the increasing heat losses for its recovery and maintenance.

Com o aumento do teor de carbono sólido na massa seca docarvão acima de cerca de 80% e a proporcional redução nessa massa do teorde voláteis abaixo de cerca de 10%, a aglutinabilidade do carvão durante acalcinação e sua estabilidade térmica nas condições de aquecimento rápidotambém reduzem-se visivelmente. Isso se deve ao fato do caráter ideal deaglutinabilidade dos carvões estar condicionado à presença em sua composiçãode substâncias betuminosas - produtos de transformação de ceras, resinas esubstâncias gordurosas, contidas nas plantas carboníferas. O teor de taissubstâncias reduz-se tanto nos carvões com baixo grau de metamorfismo -lignitas, quanto em carvões com alto grau de metamorfismo - antracitas. Adependência do teor de aglutinabilidade dos carvões em sua massa seca decarbono total e voláteis, expressa em unidades condicionais, está apresentadanas Figuras 1 e 2. Os dados apresentados demonstram que os carvõesrecomendados no processo patenteado e com teores em massa seca decarbono total de cerca de 49% até cerca de 80% e voláteis de cerca de 11 % atécerca de 27%, possuem a mais alta aglutinabilidade. A diminuição daaglutinabilidade e da estabilidade térmica do carvão, conforme descrito acima,resulta na piora dos indicadores do processo nos moldes da solução do objetivoproposto.With the increase of solid carbon content in the dry mass of charcoal above 80% and the proportional reduction in this mass of volatile content below about 10%, coal agglutinability during calcination and its thermal stability under rapid heating conditions also reduce. visibly. This is due to the fact that the ideal coalability of charcoal is conditional on the presence in its composition of bituminous substances - wax transformation products, resins and greasy substances contained in coal plants. The content of such substances is reduced both in low metamorphic coals - lignites and in high metamorphic coals - anthracites. Compliance of the coal content of coals in their total and volatile dry carbon mass, expressed in conditional units, is presented in Figures 1 and 2. The data presented show that the carbon recommended in the patented process and with total dry carbon content of about 49 % to about 80% and volatiles from about 11% to about 27% have the highest bondability. Decreasing agglutinability and thermal stability of coal as described above results in the worsening of process indicators in the objective-solution solution molds.

O processo proposto é executado numa estrutura cujo esquemaprincipal está apresentado na Figura 3. O dispositivo consiste de uma numacuba vertical de reação 1 de seção retangular, no teto da qual está instalado odispositivo de queimadores 2 para a entrada de carga, oxigênio, pós dereversão e do redutor carbônico moído; um tabique vertical 3 com elementos decobre para refrigeração à água e que separa a cuba de reação 1 da cuba desaída de gases 4 com manutenção do vão sobre o banho de escória para asaída de gases de reação; forno elétrico 5 ligado à câmara de fusão e separadodesta por um tabique vertical 6 mergulhado no banho de escória e comelementos de cobre de refrigeração à água; uma soleira geral 7 para a cuba dereação 1, o forno elétrico 5 e a cuba de saída de gases; uma cinta derevestimento 8 e dispositivos para a saída dos produtos da fusão 9.The proposed process is carried out in a structure whose main scheme is shown in Figure 3. The device consists of a vertical reaction vessel 1 of rectangular section, in the roof of which the burner device 2 is installed for the charge inlet, oxygen, post dereversion and the ground carbon reducer; a vertical partition 3 with water cooling elements separating the reaction tank 1 from the exhaust gas tank 4 with maintenance of the span over the reaction gas wing slag bath; electric furnace 5 connected to the melting chamber and separated by a vertical partition 6 immersed in the slag bath and water-cooled copper elements; a general threshold 7 for the trough 1, the electric oven 5 and the gas outlet trough; a lining belt 8 and devices for exiting fusion products 9.

O processo é executado conforme descrito a seguir.The process runs as described below.

Utilizando os dados da análise química dos materiais plumbíferos,que podem ser concentrados de chumbo, pós, tortas e lamas das indústriashidrometalúrgicas, as pastas de acumuladores, os retornos do refino de chumbobruto, e outros materiais, - são calculadas as proporções e estes materiais sãomisturados numa correlação na qual a relação de massa da soma do enxofresulfídico, elementar e de pirita para o teor integral de enxofre na carga seja de0,08-0,87. À carga formada de materiais plumbíferos úmidos são adicionadosfundentes (calcário, areia de quartzo, e assemelhados) e o redutor carbônico empó. Como redutor carbônico podem ser utilizados diversos tipos de carvões(lignitas, e carvão de pedra ou de madeira), concentrados de carvãoprovenientes de escória do processo de Waelz, resíduos de indústrias de coque,e outros. Para atingir a compatibilização ideal das zonas de emissão eabsorção de calor pelas reações de transformação dos componentes da cargano estágio de calcificação-fundição é mais prático introduzir nesta os materiaiscarbônicos em pó com energia de ativação da reação de gaseificação docarbono nos limites de 56-209 kJ/mol. A adição do redutor carbônico em pódeve ser realizada pelo cálculo de 4-12 kg de carbono puro para 100 kg de ferrotrivalente e 20-140 kg de carbono puro para 100 kg de sulfato de enxofre nacarga.A carga obtida contendo 8-16% de umidade livre deve serhomogeneizada através de uma criteriosa mistura dos materiais. Isso permiteformar uma microestrutura homogênea da carga com uma grande fração demicro-conglomerados "complexos" de partículas heterogêneas que incluemcomponentes sulfatos, óxidos, sulfitos e carbônicos. Em caso da carga possuiruma umidade livre inferior a 8% deve-se primeiro umidificar a carga até estenível mínimo de umidade e somente depois realizar a sua homogeneização. Napresença na carga de umidade livre acima de 16% é mais prático realizarprimeiro a sua homogeneização e, depois eliminar o excesso de umidade livre(por exemplo, através da filtração do material) evitando assim um desperdício decombustível para a secagem da carga.Using data from chemical analysis of lead materials, which can be concentrated from lead, powders, pies and sludge from hydrometallurgical industries, accumulator pastes, lead refining returns, and other materials, - the proportions are calculated and these materials are mixed. in a correlation in which the mass ratio of the sum of sulfur sulfide, elemental and pyrite to the total sulfur content in the charge is 0,08-0,87. To the load formed of moist plumbiferous materials are added (limestone, quartz sand, and the like) and the empo carbonic reducer. As carbonic reducer can be used various types of coal (lignite, and stone or wood coal), coal concentrates from Waelz slag, waste from coke industries, and others. In order to achieve optimum compatibility of the emission zones and heat absorption by the transformation reactions of the components of the cargano calcification-casting stage, it is more practical to introduce carbon dioxide powder with activation energy of the carbon gasification reaction within the limits of 56-209 kJ. / mol. The addition of the carbonic reducer could be performed by calculating 4-12 kg of pure carbon for 100 kg of ferrotrivalent and 20-140 kg of pure carbon for 100 kg of nacarga sulfur sulfate. The obtained load containing 8-16% of Free moisture should be homogenized through a careful mix of materials. This allows a homogeneous charge microstructure to be formed with a large fraction of "complex" demicro-conglomerates of heterogeneous particles that include sulfate, oxide, sulfite and carbonic components. If the load has a free humidity of less than 8%, the load must first be humidified to a minimum moisture level and then homogenized. In the presence of a free moisture charge above 16%, it is more practical to first homogenize it and then to eliminate excess free moisture (eg by filtering the material) thus avoiding a waste that is combustible to dry the charge.

A carga úmida e homogeneizada entra no estágio de secagem,onde é secada até um teor de umidade residual inferior a 1%.The homogenized wet load enters the drying stage, where it is dried to a residual moisture content of less than 1%.

A carga seca obtida, contendo grandes frações de partículasaglutinadas deve ser triturada e o material triturado deve ser classificado. Afração grossa da carga seca em pó tendo a maioria das partículas tamanhosacima de 0,10 mm retorna à trituração, a fração dispersa com a maioria daspartículas de tamanho inferior a 0,01 mm retorna ao estágio de preparação dacarga úmida, enquanto a fração com no mínimo 90% de sua massa compostade partículas de tamanhos de 0,01-0,10 mm segue para o estágio decalcificação-fundição. Isso permite que a carga seca em pó que entra no estágiode calcificação-fundição conserve uma significativa fração demicroconglomerados "complexos" termo-estáveis formados nos estágios depreparação e secagem da carga úmida.The obtained dry load containing large fractions of agglutinated particles shall be ground and the ground material shall be classified. Coarse fraction of the dry powder charge having the majority of particle sizes above 0.10 mm returns to grinding, the dispersed fraction with most particle sizes less than 0.01 mm returns to the wet bulk preparation stage, while the fraction with at least At least 90% of its composite mass of particle sizes of 0.01-0.10 mm goes to the decalcification-casting stage. This allows the dry powder filler that enters the calcification-melt stage to conserve a significant fraction of thermostable "complex" conglomerates formed in the wet load preparation and drying stages.

No caso de insuficiente capacidade calórica da carga seca, nestadeve ser introduzida a quantidade necessária de combustível carbônico em pó.Como combustível pode ser utilizado o mesmo material carbônico em pó que éadicionado à carga úmida como redutor de sulfatos e óxidos superiores de ferrono estágio de sua preparação ou algum outro material carbônico em pó quepossua um alto calor de combustão.In the case of insufficient caloric capacity of the dry load, the required amount of carbon dioxide powder should be introduced. As fuel the same carbon dioxide material that is added to the wet load may be used as a sulfate and oxide lower oxide reducing agent. preparation or some other carbon dioxide material which has a high combustion heat.

Antes de entrar no estágio de calcificação-fundição deve-seadicionar à carga os pós de reversão do processo e o redutor carbônico moídoaté o tamanho de 2-50 mm, e preferencialmente até 5-20 mm. Como redutorcarbônico em pó podem ser utilizados diversos materiais carbônicos - carvãoem pedra ou coque de petróleo, escória do processo de Waelz, carvão demadeira, e outros. Entretanto, conforme o processo patenteado, como redutorcarbônico em pó deve ser preferencialmente utilizado um carvão cuja massaseca contêm de cerca de 49 até cerca de 80% de carbono total e de cerca de11 até cerca de 27% de voláteis. Os carvões deste tipo possuem umaestabilidade térmica e uma aglomerabilidade suficientemente altas, quepermitem formar uma estável e porosa estrutura da camada de redutorcarbônico em pó com uma superfície de reação desenvolvida e uma altapermeabilidade para a massa fundida óxida em redução. Graças à presença docomponente hidrocarbônico ativo e baixa energia de ativação da reação degaseificação do carbono, este tipo de carvão revela-se um redutor carbônicomais ativo do que outros materiais carbônicos que já passaram por umtratamento térmico (coques).Prior to entering the calcification-casting stage, the process reversal powders and ground carbon reducer to the size of 2-50 mm and preferably up to 5-20 mm must be added to the load. As carbonic reducing powder can be used various carbonic materials - coal in stone or petroleum coke, Waelz process slag, wood coal, and others. However, according to the patented process, as a carbon reducer powder a coal should preferably be used which has a dry mass containing from about 49 to about 80% total carbon and from about 11 to about 27% volatiles. Coals of this type have a sufficiently high thermal stability and agglomerability to form a stable and porous structure of the powdered carbon reducer layer with a developed reaction surface and high permeability to the reducing oxide melt. Thanks to the presence of the active hydrocarbon component and low activation energy of the carbon degassing reaction, this type of coal proves to be a more active carbon reducer than other carbonic materials that have already undergone heat treatment (coke).

A carga seca pulverizada junto com o combustível carbônico em pó(quando necessário), pós de reversão e o redutor carbônico moído passaatravés do dispositivo vertical de queima 2 para a cuba de reação 1 para adevida calcificação-fundição em suspensão na atmosfera de gás oxigenado.The dry charge sprayed together with the powdered carbon fuel (where necessary), reversing powders and the ground carbon reducer passes through the vertical firing device 2 to the reaction tank 1 for improper calcification-casting in the oxygenated gas atmosphere.

A quantidade de entrada de oxigênio deve ser calculada pelo grautotal de dessulfurização e oxidação de sulfetos de chumbo, zinco e ferro atéóxidos e do combustível carbônico até o dióxido de carbono e vapores de água,subtraindo-se o consumo de sulfatos de metais e óxidos superiores de ferro nareação de interação com o enxofre sulfídico, elementar e de pirita e o carbonodo redutor carbônico em pó, conforme a estequiometria das seguintes reaçõestotais:The amount of oxygen input shall be calculated by the desulphurization and oxidation rate of lead oxide, zinc and iron sulphides and carbon dioxide to carbon dioxide and water vapors, subtracting the consumption of higher metal oxides and oxides. Interaction narration with sulfuric, elemental and pyrite sulfur and carbon dioxide carbon dioxide powder, according to the stoichiometry of the following reaction reactions:

3Me1 S04 + Me2S 3Me10 +Me20 + 4S02; (9)3Me1 S04 + Me2S 3Me10 + Me20 + 4SO2; (9)

3Fe203 + MeS -» 6FeO + MeO + S02; (10)3 Fe203 + MeS - 6 FeO + MeO + SO2; (10)

2MeS04 + C-+ 2MeO + C02 + 2S02; (11)2MeSO4 + C- + 2MeO + CO2 + 2SO2; (11)

2Fe203 + C —► 4FeO + C02. (12)2Fe203 + C —► 4FeO + CO2. (12)

Em outras palavras, o consumo de oxigênio é reduzido para o valordeterminado pela quantidade de oxigênio "ligado" nos sulfatos e óxidossuperiores de ferro. Além disso, não é introduzido oxigênio para a oxidação docarbono puro do redutor carbônico.Na cuba de reação, sob a ação das altas temperaturas, a cargapulverizada inflama-se e aquece-se rapidamente até as temperaturas de 1250-1350oC por conta da oxidação com oxigênio da fase gasosa da parte desulfetos e material carbônico em pó. Nisso, nos volumes das partículas demicroconglomerados "complexos" na faixa das temperaturas de 350-700°Cocorrem intensivas interações de sulfatos e óxidos de metais (inclusive deóxidos superiores de ferro) com os sulfetos e o carbono. Como resultado forma-se uma massa fundida oxida dispersa com reduzido teor de óxidos superioresde ferro possuindo alta fluidez e também forma-se uma mistura de pós comgases sulfurosos de reação.In other words, oxygen consumption is reduced to the value determined by the amount of oxygen "bound" in iron sulfates and oxides. In addition, oxygen is not introduced for the pure carbon oxidation of the carbon reducer. In the reaction vessel, under the action of high temperatures, the sprayed cargo ignites and rapidly warms to temperatures of 1250-1350oC due to oxidation with carbon dioxide. oxygen of the gaseous phase of the disulfides part and carbonic material in powder. In this, in the "complex" demicrocongglomerate particle volumes in the temperature range 350-700Â ° C Intensive interactions of metal sulfates and oxides (including higher iron oxides) with sulfides and carbon occur. As a result a dispersed oxidized melt mass with low iron oxide content having high flowability is formed and a mixture of reaction sulfur powders is also formed.

O redutor carbônico moído adicionado junto com a carga, graçasao grande tamanho de seus pedaços (predominantemente de 5-20 mm), etambém graças à rápida queda da concentração de oxigênio na fase gasosapela altura da cuba de reação 1 (sobre o espelho do banho de escória aconcentração de oxigênio é de cerca de 1-2%), não tem tempo de queimar nacuba de reação 1 e forma na superfície da escória fundida, debaixo dodispositivo de queima 2, uma camada redutora porosa e continuamentecompletada de pedaços muito quentes de material carbônico. A massa fundidaóxida dispersa obtida da calcificação-fundição da carga é filtrada através dessacamada de redutor carbônico moído. Com isso, os óxidos de chumbo reduzem-se até o metal, os óxidos superiores de ferro - até vustite, enquanto os óxidosde zinco não tem tempo de reduzir-se num grau visível e, junto com a vustite ecomponentes dos fundentes, formam uma escória de zinco pobre em chumbo.The ground carbonic reducer added together with the load, thanks to the large size of its pieces (predominantly 5-20 mm), and also thanks to the rapid fall of the oxygen concentration in the gas phase by the height of the reaction tank 1 (over the bath mirror). Oxygen concentration slag is about 1-2%), has no time to burn in the reaction vessel 1 and form on the surface of the molten slag, under the burning device 2, a porous and continuously complete reducing layer of very hot pieces of carbonic material . The dispersed molten oxide mass obtained from the calcification-melt of the filler is filtered through desalted ground carbon reducer. As a result, lead oxides are reduced to metal, higher iron oxides - to vustite, while zinc oxides have no time to be reduced to a visible degree and, together with vustite and component fluxes, form a slag. of low lead zinc.

Os óxidos de cobre da mesma forma que os óxidos de chumbo reduzem-se nacamada do redutor carbônico até o metal e passam para o chumbo bruto,enquanto que os sulfetos de metais não-ferrosos existentes na massa fundidadispersa da calcificação-fundição, distribuem-se entre as fases metálica e deescória (durante o grau de dessulfurização da carga acima de 90-94%) ouformam uma fase dispersa de matte. Os produtos gasosos das reações deredução (CO, C02 e vapores de zinco) saem da camada de redutor carbônicomoído e misturam-se com os gases e pós da calcificação-fundição.Copper oxides in the same way as lead oxides are reduced from the carbon reducer layer to the metal and into the raw lead, while the non-ferrous metal sulfides in the calcification-melt dispersible mass are distributed. between the metallic and slag phases (during the degree of desulphurization of the charge above 90-94%) or form a dispersed matte phase. The gaseous products of the reduction reactions (CO, CO2 and zinc vapors) leave the carbonic acid reducing layer and mix with the calcification-melt gases and powders.

A escória de zinco pobre em chumbo junto com a suspensão dechumbo metálico (e matte, quando houver formação deste) fluem da cuba dereação 1 para o forno elétrico 5 por debaixo do tabique 6 formado de elementosde còbre refrigerados a água e mergulhado no banho de escória. No fornoelétrico 5 a dispersa suspensão de metal (e matte) se sedimenta com formaçãode fases de produtos de fusão: chumbo bruto, escória de zinco empobrecida dechumbo e matte polimetálico, se houver formação do mesmo. Como regra geral,a fase de matte forma-se quando os materiais plumbíferos tratados contêm altoteor de cobre. Isso permite realizar uma grossa extração de cobre do chumbobruto com separação do excesso de cobre dos materiais plumbíferos tratadosem matte polimetálico diretamente na instalação. Após a sedimentação daescória de zinco, o chumbo bruto (e matte) é retirado do forno elétrico através dodispositivo de saída dos produtos de fusão 9 e enviado para o tratamentoseguinte por processos conhecido para a obtenção de produto comercial (quenão aparecem na Figura 3). O chumbo bruto é refinado, a escória de zinco ésubmetida a "fuming" (processo de evaporação de metais) ou o processo deWaelz com extração de zinco em sublimados oxidados de zinco, e mattepolimetálico convertido em cobre bruto.Lead-poor zinc slag along with the metallic (and matte, lead-free suspension, when it forms) flows from the drainage bowl 1 to the electric oven 5 under the partition 6 formed of water-cooled elements dipped in the slag bath. . In electric furnace 5 the dispersed metal (and matte) suspension settles with formation of fusion product phases: raw lead, lead-depleted zinc slag and polymetallic matte if formed. As a general rule, the matte phase forms when treated lead materials contain copper altoteor. This allows coarse copper extraction from the chumbobruto with separation of excess copper from the lead materials treated in polymetallic matte directly in the installation. After sedimentation of the zinc slag, the raw (and matte) lead is removed from the electric furnace through the melt output device 9 and sent to the following treatments by known processes to obtain commercial product (which do not appear in Figure 3). The raw lead is refined, the zinc slag is fumed or the Zinc-extracted Waelz process in oxidized zinc sublimates, and mattepolimetallic converted to raw copper.

A mistura formada dos gases de reação com os pós dacalcificação-fundição passa por debaixo do tabique 3 para a cuba de separaçãode gases 4 anexa a cuba de reação 1. Na cuba de separação de gases 4 osgases de reação são queimados até a total oxidação do monóxido de carbono edos vapores de zinco e, em seguida, resfriados pela troca de calor com assuperfícies dos elementos de resfriamento à água embutidos na cuba. A misturados gases de reação e dos pós esfriada até 800-1 OOOoC passa para a caldeirade recuperação onde é esfriada até 400-500oC e, em seguida, passa noeletrofiltro (não aparece na Figura 3), onde os pós são separados dos gasessulfurosos de reação e retornam para a calcificação-fundição junto com a carga.Os gases sulfurosos são enviados para recuperação do enxofre com obtençãode produto comercial (ácido sulfúrico, enxofre elementar, anidrido sulfúrico ousais).The mixture formed of the reaction gases with the calcification-melting powders passes under the partition 3 to the gas separation tank 4 attached to the reaction tank 1. In the gas separation tank 4 the reaction gases are burned until the total oxidation of the carbon monoxide and zinc vapors and then cooled by surface heat exchange of the water cooling elements embedded in the vat. The mixed reaction gases and the cooled powders up to 800-1 OOOoC pass into the recovery boiler where it is cooled down to 400-500oC and then pass into the electrofilter (not shown in Figure 3), where the powders are separated from the reaction sulfur gases. and return to the calcification-smelter along with the cargo. Sulfurous gases are sent for sulfur recovery to obtain commercial product (sulfuric acid, elemental sulfur, or sulfur anhydride).

Para melhor compreensão da presente invenção apresentamosalguns exemplos para ilustrar o processo proposto.For a better understanding of the present invention we present some examples to illustrate the proposed process.

Exemplo 1 (conforme protótipo). Numa instalação semi-industrial, acarga foi tratada conforme processo conhecido e preparada de concentradossulfídicos de chumbo, pós de chumbo, tortas plumbíferas de indústrias de zinco,pastas de acumuladores e fundentes de quatzo e de calcáreo cuja relação demassa do total de enxofre sulfídico, elementar e de pirita em relação ao teor deenxofre total era de 0,6. No papel de redutor de sulfatos e óxidos superiores deferro foi adicionado à carga um carvão Iignita em pó com energia de ativação dareação de gaseificação de carbono de 135,2 kJ/mol, numa proporção de 10 kgde carbono puro para 100 kg de ferro trivalente e 80 kg de carbono puro para100 kg de enxofre de sulfato. A carga preparada continha a seguintecomposição, em %: 28,27 de chumbo; 8,29 de zinco; 0,97 de cobre; 13,02 deferro total (inclusive 10,03 de ferro trivalente); 8,01 de enxofre total (inclusive3,09 de enxofre de sulfatos); 12,01 de dióxido de silício; 6,01 de óxido de cálcio.Example 1 (as prototype). In a semi-industrial facility, the charge was treated according to a known process and prepared from lead sulphide concentrates, lead powders, lead pies from zinc industries, quatzo and limestone accumulators and fluxes, the ratio of which was too high of total sulfuric elemental sulfur. and pyrite in relation to the total sulfur content was 0.6. In the role of sulfate and oxides lower iron oxides, an Iignite coal powder with activation energy of 135.2 kJ / mol carbon gasification was added to the charge, in a ratio of 10 kg of pure carbon to 100 kg of trivalent iron and 80 kg pure carbon to 100 kg sulfate sulfur. The prepared load contained the following composition in%: 28.27 lead; 8.29 zinc; 0.97 copper; 13.02 total iron (including 10.03 trivalent iron); 8.01 total sulfur (including3.09 sulfur sulfates); 12.01 silicon dioxide; 6.01 of calcium oxide.

A carga com umidade livre da ordem de 10,7% foi secada até a umidaderesidual de 0,8% e carregada através do dispositivo de queima para acalcificação-fundição em suspensão na atmosfera de oxigênio técnico (96%).The free moisture charge in the order of 10.7% was dried to 0.8% residual moisture and charged through the firing device for suspended calcification-casting in the technical oxygen atmosphere (96%).

Para a compensação da baixa capacidade calórica à carga foi adicionada comocombustível uma quantidade necessária de carvão em pó utilizado napreparação da carga úmida e com a seguinte composição: 43,76% de carbonosólido, 38,46% de voláteis e 17,78% de cinzas, que contêm em %: 6,4 de ferro,52,1 de dióxido de silício, 5,2 de óxido de cálcio. Através do dispositivo dequeima foram adicionados junto com a carga pós de reversão da calcificação-fundição e um redutor carbônico moído foi usado coque miúdo com tamanho de5-20 mm de composição seguinte em %: 86,64 de carbono sólido, 4,31 devoláteis e 9,05% de cinzas contendo em %: 12,6 de ferro, 57,1 de dióxido desilício, 10,3 de óxido de cálcio.In order to compensate for the low caloric capacity to the load, a necessary amount of coal powder used in the preparation of the wet load was added as fuel, with the following composition: 43.76% carbonosolid, 38.46% volatiles and 17.78% ash , which contain in%: 6.4 iron, 52.1 silicon dioxide, 5.2 calcium oxide. Through the burn-out device were added together with the post-calcification-casting reversal charge and a milled carbon reducer was used coke with size of 5-20 mm of following composition in%: 86.64 solid carbon, 4.31 returnable and 9.05% ash containing in%: 12.6 iron, 57.1 desilicon dioxide, 10.3 calcium oxide.

Na chama de carga e oxigênio do dispositivo de queima osmateriais plumbíferos e os fundentes transformavam-se em massa fundida óxidadispersa, enquanto o coque miúdo, sem conseguir queimar completamente, -caía na superfície do banho de escória formando sobre esta uma camada deredutor carbônico. A massa fundida óxida dispersa da calcificação-fundição emsuspensão da carga, reduzia-se passando através desta camada. Nisso, osóxidos de chumbo reduziam-se até o metal, os óxidos superiores de ferro - até avustite, enquanto o zinco permanecia na massa fundida óxida (na escória).In the charge and oxygen flame of the lead-type osmaterials burning device and the fluxes became oxide dispersed molten mass, while the small bun, without being able to burn completely, fell on the surface of the slag bath forming on it a carbonic dereductor layer. The dispersed oxide molten mass of the calcification-casting in charge suspension was reduced by passing through this layer. In this, lead oxides reduced to metal, higher iron oxides - to avustite, while zinc remained in the oxide melt (in the slag).

Como resultado foi obtido chumbo bruto, escória de zinco e gases empoeiradosda cuba de reação, que era esfriada e limpa do pó que retornava de formacontínua para a fusão junto com a carga.As a result crude lead, zinc slag and dusty gases were obtained from the reaction tank, which was cooled and cleaned of the continuously returning powder for melting along with the cargo.

O regime de fusão era controlado pelo grau de dessulfurização dacarga e temperatura da massa fundida oxida no ponto inferior da chama. Comeste objetivo realizoU-se tomadas de amostras da massa fundida de chamasobre a camada do redutor carbônico e fazia-se a análise do teor de enxofre.Simultaneamente, neste mesmo ponto mediu-se a temperatura que eracontrolada através da alteração do consumo de carga, do carvão em pó e deoxigênio.The melt regime was controlled by the degree of desulphurization of the charge and temperature of the oxidized melt at the lower point of the flame. For this purpose, samples of the flame melt were taken over the carbon reducer layer and the sulfur content was analyzed. At this same point, the temperature that was controlled by changing the charge consumption, the temperature and the temperature was measured. charcoal powder and deoxygen.

Neste teste foram tratados no total 28 toneladas de carga seca. Osvalores médios obtidos dos indicadores da eficiência do processo nos moldes doobjetivo proposto do processo patenteado estão apresentados na Tabela 1,teste 1.In this test a total of 28 tons of dry cargo were treated. The average values obtained from the process efficiency indicators according to the proposed objective of the patented process are presented in Table 1, test 1.

Exemplo 2. Conforme o processo proposto, o teste foi realizadocomo no Exemplo 1, com a diferença que a carga, após sua secagem até aumidade residual de 0,8%, - foi submetida à trituração em diversos regimes edepois à classificação na qual separavam três frações. A fração maior da cargaera enviada para uma segunda trituração, a fração menor - para a preparaçãoda carga úmida e a fração média - para a calcinação-fundição. Dependendo dascondições de trituração e classificação ocorrem alterações dos limites superior einferior da faixa de tamanhos das partículas, cuja fração de massa compõe 90%da carga seca fornecida para o estágio de calcinação-fundição. Os resultadosda fundição estão apresentados na Tabela 1, testes 2-6.Example 2. According to the proposed process, the test was performed as in Example 1, with the difference that the charge, after drying to a residual moisture of 0.8%, - was subjected to shredding in various regimes and then to the classification into which three were separated. fractions. The largest fraction of the load was sent for a second grinding, the smallest fraction - for wet load preparation and the middle fraction - for calcination-casting. Depending on the grinding and classification conditions, changes occur in the upper and lower limits of the particle size range, whose mass fraction makes up 90% of the dry load provided for the calcining-casting stage. Results of casting are presented in Table 1, tests 2-6.

Exemplo 3. O processo foi realizado como no Exemplo 1 com adiferença que no estágio de calcinação-fundição era fornecida uma fraçãoseparada de carga seca com predominância de partículas na faixa de tamanhode 0,01 até 0,1 mm, enquanto a fração de massa dessa fração na carga variadependendo das condições de sua trituração e classificação. Os resultadosobtidos estão apresentados na Tabela 1, testes 7-8.Example 3. The process was carried out as in Example 1 with the difference that in the calcining-melt stage a dry particle predominant dry fraction fraction was provided in the range 0.01 to 0.1 mm, while the mass fraction of that load fraction varies depending on the conditions of crushing and grading. The results obtained are presented in Table 1, tests 7-8.

Conforme pode ser visto na tabela (testes 1-8) os objetivos doprocesso patenteado, ou seja: aumento da extração de chumbo em metal bruto(coluna 7), aumento do desempenho relativo do processo (coluna 8) e reduçãodos gastos relativos com recursos energéticos (colunas 9-12), são atingidos coma introdução simultânea das operações de trituração e classificação da cargaseca, em função da qual entra na calcinação-fundição uma fração separada decarga seca com 90% de sua massa formada de partículas de tamanho 0,01-0,10mm. Com a composição ideal das frações da carga seca observa-se (comparartestes 1, 3-5 e 7) aumento em 2,5-2,7% da extração de chumbo para metalbruto; aumento em 5,3-6,1% do desempenho relativo pela carga; redução em13,4-14,8% do consumo relativo dos recursos energéticos para a fundição.As can be seen from the table (tests 1-8) the objectives of the patented process, namely: increased lead extraction in raw metal (column 7), increase in relative process performance (column 8) and reduction in relative energy resource expenditures. (columns 9-12), are achieved by the simultaneous introduction of the crushing and grading operations of the filler, whereby a separate dry charge fraction with 90% of its mass of particle size 0.01-0 is entered in the calcination-melt. 0.10mm. With the ideal composition of the dry load fractions, there is (comparison 1, 3-5 and 7) an increase of 2.5-2.7% of lead extraction for metallut; 5.3-6.1% increase in relative performance by load; a 14.4-14.8% reduction in the relative consumption of energy resources for the foundry.

Exemplo 4. O processo se realiza conforme o Exemplo 2, nacondição de trituração e classificação da carga seca na qual 90% da massafornecida para calcinação-fundição da massa é formada por partículas comtamanho de 0,01-0,10 mm (teste 3), mas se diferencia pelo teor da umidade livreda carga no estágio de sua preparação (2, 8, 16 e 20%), enquanto que a suasecagem é efetuada até a mesma umidade residual de 0,8%. Os resultadosobtidos apresentados na Tabela 2, testes 9-12, demonstram que os indicadoresideais do processo são atingidos no caso de existência de 8-16% de umidadelivre na carga no estágio de sua preparação graças à separação da composiçãode fração ideal da carga seca. O efeito complementar, condicionado pelaformação de uma microestrutura mais estável da carga com o aumentorecomendado do teor mínimo admitido de umidade livre de 2 até 8%, resulta noseguinte (comparar os testes 9 e 10) aumento de 2,0% da extração de chumboem metal bruto; aumento em 0,3% do desempenho relativo por carga; reduçãoem 1,6% do consumo relativo de recursos energéticos para a fusão.Example 4. The process is carried out according to Example 2, in the crushing condition and dry load classification in which 90% of the mass supplied for calcination-melt is formed by particles with a size of 0.01-0.10 mm (test 3). , but differs in moisture content free of charge at the stage of preparation (2, 8, 16 and 20%), while drying to the same residual moisture of 0.8%. The results obtained in Table 2, tests 9-12 demonstrate that the ideal process indicators are achieved if there is 8-16% free moisture in the load at its preparation stage thanks to the separation of the ideal fraction composition from the dry load. The complementary effect, conditioned by the formation of a more stable charge microstructure with the recommended increase in the minimum allowed free moisture content of 2 to 8%, results in the following (compare tests 9 and 10) a 2.0% increase in lead extraction in metal. gross; 0.3% increase in relative performance per load; 1.6% reduction in the relative consumption of energy resources for fusion.

Exemplo 5. O processo foi realizado conforme Exemplo 2, teste 3,com a diferença que no lugar do coque miúdo com pedaços no tamanho de 5-20mm foi utilizado como redutor carbônico moído um carvão de diferente qualidademas com pedaços de mesmo tamanho. Os resultados obtidos estãoapresentados na Tabela 3, testes 13-17. Conforme os dados obtidos, autilização de carvões como redutor carbônico moído permite aumentar odesempenho do processo (comparar com teste 3), enquanto que o máximoefeito complementar foi observado na faixa recomendada de teores na massaseca de carvão de cerca de 49 até cerca de 80% de carbono total e de cerca de11 até cerca de 27% de voláteis. O máximo efeito complementar da utilização decarvão como redutor carbônico moído foi observado no teste 15 e elecompreende aumento em 2,3% da extração de chumbo em metal bruto;aumento de 0,3% do desempenho relativo do processo por carga; redução em5.5% do consumo relativo de recursos energéticos para a fusão.Example 5. The process was carried out according to Example 2, test 3, with the difference that instead of the small coke with pieces in the size of 5-20mm was used as carbonic reducer a coal of different quality but with pieces of the same size. The results obtained are presented in Table 3, tests 13-17. According to the data obtained, using charcoal as a ground carbon reducer allows to increase the process performance (compare with test 3), while the maximum complementary effect was observed in the recommended range of contents in the dry coal mass from about 49 to about 80%. total carbon and from about 11 to about 27% volatiles. The maximum complementary effect of the use of carbon as a ground carbon reducer was observed in test 15 and it suggests an increase of 2.3% in lead extraction in crude metal, an increase of 0.3% in the relative process performance per load; 5.5% reduction in the relative consumption of energy resources for fusion.

A massa de carga seca tratada em cada um dos testes foi de 22até 24 toneladas.The dry load mass treated in each test was 22 to 24 tons.

Assim, através dos exemplos apresentados ficou demonstrado queo processo patenteado permite solucionar o objetivo proposto.<table>table see original document page 25</column></row><table><table>table see original document page 26</column></row><table><table>table see original document page 27</column></row><table>Thus, through the examples presented it was demonstrated that the patented process allows to solve the proposed objective. <table> table see original document page 25 </column> </row> <table> <table> table see original document page 26 </column> </row><table> <table> table see original document page 27 </column> </row> <table>

Claims (3)

1. PROCESSO DE TRATAMENTO DE MATERIAISPLUMBÍFEROS que inclui a preparação da carga através de cuidadosa misturade materiais plumbíferos úmidos sulfídicos e oxidados com agentes de fusão ematerial carbônico em pó, e nesta mistura a relação em massa da soma deenxofre sulfídico, elementar e de pirita para o teor de enxofre total na carga éde 0,08-0,87, enquanto o material carbônico em pó com energia de ativação dareação de gaseificação do carbono nos limites de 56-209 kJ/mol é introduzidocomo redutor a partir do cálculo de 4-12 kg de carbono puro para 100 kg deferro trivalente e 20-140 kg de carbono puro para 100 kg de sulfato de enxofrena carga; a secagem da carga úmida obtida até a umidade residual inferior a-1%; calcinação-fundição da carga seca no estado de suspensão em atmosferade oxigênio com obtenção de massa fundida oxida dispersa e mistura de póscom gases de calcinação-fundição; redução da massa fundida óxida dispersadurante sua filtração através da camada de partículas de tamanho 2-50 mmaquecidas do redutor carbônico moído disperso, com obtenção de chumbometálico, massa fundida óxida contendo zinco e gases misturados com pós egases da calcinação-fundição da carga seca; separação da mistura resultantede pós e gases de reação com retorno dos pós para a calcinação-fundição dacarga seca, cujo processo se caracteriza pelo fato da carga seca ser submetidaà trituração e classificação e, para o estágio de calcinação-fundição serfornecida uma fração separada de carga seca cuja massa é composta de 90%no mínimo de partículas com tamanho de 0,01-0,10 mm.1. TREATMENT MATERIALS PROCESSING process which includes the preparation of the filler by careful mixing of oxidized sulfuric wet plumbiferous materials with powdery carbonic material fusion agents, and in this mixture the mass ratio of the sum of sulfuric, elemental and pyrite sulfur to the Total sulfur content in the charge is 0.08-0.87, while the carbon dioxide powder with carbonation gas activation energy in the range of 56-209 kJ / mol is introduced as a reducer from the calculation of 4-12 kg of pure carbon for 100 kg of trivalent iron and 20-140 kg of pure carbon for 100 kg of sulfur sulfate filler; drying of the wet load obtained to residual moisture of less than -1%; dry load calcination-casting in the suspended state in oxygen atmosphere with dispersed oxide melt and powder mixture with calcination-casting gases; reduction of the dispersed oxide melt through its filtration through the layer of 2-50 molten particles of the dispersed ground carbon reducer to obtain lead, zinc oxide melt and gases mixed with dry load calcining-melt powders; Separation of the mixture resulting from powders and reaction gases with return of the powders for dry load calcination-casting, whose process is characterized by the fact that the dry load is subjected to grinding and grading and, for the calcining-casting stage, a separate fraction of charge is provided. dry mass with a mass of at least 90% particle size 0,01-0,10 mm. 2. PROCESSO DE TRATAMENTO DE MATERIAISPLUMBÍFEROS de acordo com a reivindicação 1, caracteriza pelo fato do teorde umidade livre na carga no estágio de sua preparação ser de 8-16%.2. Treatment process for fuming materials according to claim 1, characterized in that the free moisture content in the load at the stage of its preparation is 8-16%. 3. PROCESSO DE TRATAMENTO DE MATERIAISPLUMBÍFEROS de acordo com a reivindicação 1, caracteriza pelo fato de queno papel de redutor carbônico moído ser utilizado um carvão com teor emmassa seca de carbono total de cerca de 49 até cerca de 80% e voláteis decerca de 11 até cerca de 27%.3. The process of treating fuming materials according to claim 1, characterized in that ground carbon dioxide reducing paper is used with a total carbon dry carbon content of from about 49 to about 80% and volatiles from about 11 to about 10%. about 27%.