RU2172355C1 - Method of rotary-kiln processing of zinc-indiumcontaining materials - Google Patents

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy. SUBSTANCE: method is realized by rotary-kiln processing of zinc-containing materials in mixture with carbon-reducing agent, calcium- containing flux and auxiliary substance-calcium chloride. In so doing, mixture of calcium- containing flux and auxiliary substance is supplied to furnace by its blowing with high-pressure air (2-6 atm) from furnace discharge end to zone of clinker formation in amount of 5 to 10% of calcium oxide and from 0.02 to 0.04% of chlorine in auxiliary substance with respect to clinker weight. EFFECT: increased furnace operating period due to higher stability of lining and reduced losses of indium with clinker by 40-60%. 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для переработки цинкиндийсодержащих материалов, например промпродуктов цинкового электролитного производства - цинкиндийсодержащих кеков вельцеванием. The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals and can be used for the processing of zinc-containing materials, for example, by-products of zinc electrolyte production - zinc-containing cakes by Weltzing.

Известен способ вельцевания цинксодержащих материалов с введением в шихту коксовой мелочи и получением клинкера (см. Лакерник М.М.; Пахомова Г. Н. Металлургия цинка и кадмия. М., "Металлургиздат", 1969, с. 393-409). A known method of Weltzinz of zinc-containing materials with the introduction of coke breeze into the mixture and producing clinker (see Lakernik M.M .; Pakhomova G.N. Metallurgy of zinc and cadmium. M., Metallurgizdat, 1969, p. 393-409).

Недостатком известного способа являются высокие потери индия с клинкером (до 40-50%). Кроме того, при температуре процесса (1200-1250^oC), которую поддерживают с целью максимальной отгонки цинка и индия из исходного сырья, в вельц-печи происходит расстройство процесса - расплавление шихты, приводящее к образованию "жидкой ванны". Образующаяся "жидкая ванна" размывает огнеупорную футеровку печи, что требует более частого ее ремонта и, тем самым, снижает коэффициент использования вельц-печи.The disadvantage of this method is the high loss of indium with clinker (up to 40-50%). In addition, at a process temperature (1200-1250 ^o C), which is maintained in order to maximize the distillation of zinc and indium from the feedstock, a process disorder occurs in the Waelz kiln - melting of the charge, leading to the formation of a "liquid bath". The resulting "liquid bath" erodes the refractory lining of the furnace, which requires more frequent repairs and, thereby, reduces the utilization factor of the Waelz kiln.

Известен способ вельцевания цинксодержащих материалов с дозировкой в шихту кальцийсодержащего флюса, в частности оксида кальция (см. а.с. N 622680 по кл. C 22 B 19/38, опубликовано в Бюл. N 32, 1978 г.). A known method of welting zinc-containing materials with a dosage in the mixture of calcium-containing flux, in particular calcium oxide (see as.with. N 622680 according to class C 22 B 19/38, published in Bull. N 32, 1978).

Недостатком известного способа является загрузка оксида кальция совместно с шихтой с верхнего загрузочного конца печи, что приводит к повышению образования настылей в зоне сушки и восстановления шихты при переработке цинковых кеков и отдельных видов шлаков, а также при загрузке шихты с повышенным содержанием железа приводит к интенсивному образованию металлизированных настылей и агломератов в зоне формирования клинкера. Кроме того, загрузка кальцийсодержащего флюса практически не влияет на извлечение индия в вельц-окись. The disadvantage of this method is the loading of calcium oxide together with the charge from the upper loading end of the furnace, which leads to an increase in the formation of crusts in the drying zone and recovery of the charge during the processing of zinc cakes and certain types of slag, as well as when loading the mixture with a high iron content leads to intensive formation metallized accretions and agglomerates in the clinker formation zone. In addition, the loading of calcium-containing flux practically does not affect the extraction of indium in Waelz oxide.

Наиболее близким по технической сути и достигаемым результатам к изобретению (прототипом) является следующий известный способ вельцевания цинкиндийсодержащих материалов:
Способ, включающий подачу кальцийсодержащего флюса путем вдувания его воздухом высокого давления (2-6 атм) с разгрузочного конца печи в зону формирования клинкера в количестве от 5 до 10% оксида кальция к весу клинкера (см. Реш. о выд. патента N 97119672 от 25.05.98 г. (Россия); заявлено 27.11.97 г.).The closest in technical essence and the achieved results to the invention (prototype) is the following known method of Weltzinzinc-containing materials:
A method comprising supplying a calcium-containing flux by blowing it with high pressure air (2-6 atm) from the discharge end of the furnace into the clinker formation zone in an amount of 5 to 10% calcium oxide to clinker weight (see Dec. Patent No. 97119672 from 05/25/98 (Russia); announced on 11/27/97).

Недостатком указанного способа является низкое извлечение индия в вельц-окись и высокие потери его с клинкером вельц-печей (положительное влияние оксида кальция на отгонку индия в данном случае не обнаруживается). The disadvantage of this method is the low extraction of indium in Waelz oxide and its high losses with the clinker of Waelz kilns (the positive effect of calcium oxide on the distillation of indium in this case is not detected).

Предложен способ вельцевания цинкиндийсодержащих материалов, включающий подачу смеси кальцийсодержащего флюса и хлорсодержащего вспомогательного вещества путем вдувания ее воздухом высокого давления (2-6 атм) с разгрузочного конца печи в зону формирования клинкера. При этом дозировка кальцийсодержащего флюса составляет от 5 до 10% к весу клинкера, а в качестве вспомогательного вещества используется хлорид кальция в количестве от 0,3 до 1,3% к весу флюса. A method for producing Weltzinzinc-containing materials is proposed, which includes feeding a mixture of calcium-containing flux and a chlorine-containing auxiliary substance by blowing it with high pressure air (2-6 atm) from the discharge end of the furnace into the clinker formation zone. The dosage of calcium-containing flux is from 5 to 10% by weight of clinker, and calcium chloride in an amount of from 0.3 to 1.3% by weight of flux is used as an auxiliary substance.

Способ позволяет добиться одновременно двух целей: повысить стойкость огнеупоров в зоне формирования клинкера печи и одновременно снизить потери индия с клинкером. В отличие от вышеприведенного, предлагаемый способ обеспечивает равномерное поступление в печь хлорсодержащей добавки, так как она путем механического перемешивания равномерно распределяется в массе флюса, и имеется возможность выдерживать любую ее дозировку без изменения режима работы вдувающего устройства. Кроме того, подача в качестве хлорсодержащей добавки хлористого кальция обеспечивает наиболее эффективное действие хлора на процессы возгонки цинка, свинца, индия. Известно, что при воздействии высоких температур твердый хлорид кальция, со держащий кристаллизационную воду, частично разлагается по реакции
CaCl₂•H₂O = CaO + 2HCl.The method allows to achieve simultaneously two goals: to increase the resistance of refractories in the zone of formation of the clinker of the furnace and at the same time reduce the loss of indium with clinker. In contrast to the above, the proposed method provides a uniform flow of a chlorine-containing additive into the furnace, since it is evenly distributed by mechanical stirring in the flux mass and it is possible to withstand any dosage without changing the operating mode of the blowing device. In addition, the supply of calcium chloride as a chlorine-containing additive provides the most effective effect of chlorine on the processes of sublimation of zinc, lead, and indium. It is known that, when exposed to high temperatures, solid calcium chloride containing crystallization water partially decomposes by reaction
CaCl ₂ • H ₂ O = CaO + 2HCl.

Образующийся при этом хлороводород является активным хлоринатором, а оксид кальция, дополнительно к загружаемому в составе флюса, участвует в реакциях замещения, активизируя восстановление цинка, а также в качестве шлакообразующего компонента. The resulting hydrogen chloride is an active chlorinator, and calcium oxide, in addition to being loaded as a part of the flux, participates in substitution reactions, activating the reduction of zinc, and also as a slag-forming component.

Предложенный способ испытан в полупромышленных условиях. В процессе испытаний определена предлагаемая оптимальная дозировка вспомогательного вещества (хлорида кальция) к массе флюса, подаваемого через разгрузочное отверстие вельц-печи. Увеличение дозировки хлорида кальция выше 1,5% к весу флюса (при постоянной подаче смеси в количестве 7% к весу клинкера) не привело к дальнейшему улучшению отгонки индия, при этом произошло расплавление материала и образование "ванны" в печи. Дозировка же в количестве 0,1% практически не повлияла на извлечение индия, подача смеси с таким количеством вспомогательного вещества ускорила рост настыли. The proposed method is tested in semi-industrial conditions. During the tests, the proposed optimal dosage of the auxiliary substance (calcium chloride) to the mass of flux supplied through the discharge opening of the Waelz kiln was determined. An increase in the dosage of calcium chloride above 1.5% by weight of flux (with a constant supply of the mixture in an amount of 7% by weight of clinker) did not lead to further improvement in the distillation of indium, while the material melted and a “bath” formed in the furnace. The dosage in the amount of 0.1% practically did not affect the extraction of indium, the supply of the mixture with such an amount of excipient accelerated the growth of nastily.

Испытания показали, что предложенный способ позволяет снизить потери индия с клинкером на 40 - 60% и, при этом, повысить стойкость огнеупоров в зоне формирования клинкера (от 3 до 10 м от разгрузочного конца печи). Длительное применение предложенного способа позволило увеличить кампанию работы печи между текущими ремонтами с 3,7 до 4,5 месяцев. Tests have shown that the proposed method can reduce the loss of indium with clinker by 40-60% and, at the same time, increase the resistance of refractories in the clinker formation zone (from 3 to 10 m from the discharge end of the furnace). Long-term use of the proposed method allowed to increase the campaign of the furnace between current repairs from 3.7 to 4.5 months.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления предложенного способа. Information confirming the possibility of implementing the proposed method.

Проверка способа вельцевания цинкиндийсодержащих материалов осуществлялась следующим образом:
В трубчатую вращающуюся печь размером 41х2,5 м загружались подсушенные цинковые кеки и коксовая мелочь через течку, установленную на верхней головке печи. Шихта за счет вращения и наклона печи продвигалась по длине печи, проходя последовательно зоны сушки, восстановления металлов и формирования клинкера. В противоток движению шихты проходил пылегазовый поток. Пыль улавливалась рукавными фильтрами, а очищенный газ выбрасывался через трубу в атмосферу. С разгрузочного конца печи, где происходила выгрузка клинкера, дополнительно подавался в печь воздух высокого (2 - 6 атм) и низкого (до 0,8 атм) давления для обеспечения необходимого количества в реакционном пространстве печи кислорода для горения твердого углеродистого восстановителя (коксика) и окисления паров металлов и сернисто-органических соединений. Воздух высокого давления (из сети подачи сжатого воздуха предприятия) подавался в количестве, обеспечивающем эффективную транспортировку смеси кальцийсодержащего флюса и вспомогательного вещества. Остальной необходимый объем воздуха (низкого давления) подавался воздуходувным вентилятором.Checking the method of Weltzinzinc-containing materials was carried out as follows:
Dried zinc muffins and coke breeze were fed into a tubular rotary kiln measuring 41x2.5 m through heat, mounted on the top of the furnace. The mixture due to the rotation and tilt of the furnace moved along the length of the furnace, passing successively the zones of drying, reduction of metals and the formation of clinker. In contrast to the movement of the mixture passed dust and gas flow. Dust was captured by bag filters, and the cleaned gas was released through the pipe into the atmosphere. From the discharge end of the furnace, where the clinker was unloaded, air of high (2 - 6 atm) and low (up to 0.8 atm) pressure was additionally supplied to the furnace to provide the necessary amount of oxygen in the reaction space of the furnace for burning solid carbonaceous reducing agent (coke) and oxidation of metal vapors and organosulfur compounds. High-pressure air (from the compressed air supply network of the enterprise) was supplied in an amount that ensured the efficient transportation of the mixture of calcium-containing flux and auxiliary substance. The remaining required volume of air (low pressure) was supplied by a blower fan.

Смесь кальцийсодержащего флюса (при использовании извести-пыленки содержание оксида кальция в ней составляло 80%) и вспомогательного вещества (с крупностью частиц обоих компонентов минус 1 мм) загружалась в бункер. С использованием дозаторов за счет вакуума, создаваемого воздухоструйным эжектором, смесь транспортировалась в поток сжатого воздуха, вдуваемого в разгрузочную головку печи. Основная масса кальцийсодержащего флюса и вспомогательное вещество осаждались в зоне формирования клинкера (от 3 до 10 м от разгрузочного конца печи), где температура материала достигала 1100 - 1250^oC. В процессе испытаний в печь описанным способом сначала подавался флюс без вспомогательного вещества (по прототипу), а затем - смесь флюса с хлоридом кальция с дозировкой последнего от 0,1 до 1,5% от массы флюса. Дозировка флюса и смеси в процессе испытаний поддерживалась на уровне около 7% к массе выгружаемого из печи клинкера.A mixture of calcium-containing flux (when using lime powder, the content of calcium oxide in it was 80%) and an auxiliary substance (with a particle size of both components minus 1 mm) were loaded into the hopper. Using dispensers, due to the vacuum created by the air-jet ejector, the mixture was transported into a stream of compressed air blown into the discharge head of the furnace. The bulk of the calcium-containing flux and auxiliary substance were deposited in the clinker formation zone (from 3 to 10 m from the discharge end of the furnace), where the material temperature reached 1100 - 1250 ^o C. During the tests, the flux without auxiliary substance was first supplied to the furnace in the described manner (according to the prototype ), and then a mixture of flux with calcium chloride with a dosage of the latter from 0.1 to 1.5% by weight of the flux. The dosage of the flux and the mixture during the tests was maintained at about 7% by weight of the clinker discharged from the furnace.

Ниже приведены сравнительные данные по вельцеванию шихты с подачей через загрузочное отверстие печи только кальцийсодержащего флюса (по прототипу) и предлагаемой смеси флюса со вспомогательным веществом. The following are comparative data on the Waltz mixture with the supply through the feed opening of the furnace only calcium-containing flux (according to the prototype) and the proposed mixture of flux with an auxiliary substance.

Пример. Влияние хлористого кальция на степень отгонки индия и состояние материала в печи. Example. The effect of calcium chloride on the degree of distillation of indium and the state of the material in the furnace.

Из приведенных в таблице данных следует, что при подаче через разгрузочное отверстие печи смеси флюса с хлоридом кальция (с дозировкой последнего от 0,3 до 1,3% к весу флюса), содержание индия в выгружаемом из печи клинкере снизилось с 0,01% (100 г/т) до 0,0048-0,008% (48-80 г/т), а его извлечение в вельц-окись возросло с 59 до 70-80%. При этом увеличилось содержание индия в вельц-окиси с 0,028 до 0,036-0,04%, что повышает эффективность извлечения металла из получаемого продукта. From the data in the table it follows that when a mixture of flux with calcium chloride was fed through the discharge opening of the furnace (with a dosage of the latter from 0.3 to 1.3% by weight of the flux), the indium content in the clinker discharged from the furnace decreased from 0.01% (100 g / t) to 0.0048-0.008% (48-80 g / t), and its extraction in Waelz-oxide increased from 59 to 70-80%. At the same time, the content of indium in Waelz-oxide increased from 0.028 to 0.036-0.04%, which increases the efficiency of metal extraction from the resulting product.

Таким образом, применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет дополнительно извлечь до 40-60% индия из остающегося в клинкере, увеличить кампанию вельц-печи на 13-17%. Thus, the application of the proposed method in comparison with the prototype allows you to additionally extract up to 40-60% of indium remaining in the clinker, to increase the campaign of the Waelz kiln by 13-17%.

Claims (1)

Способ вельцевания цинковых кеков, включающий подачу в печь через загрузочный конец цинкового кека и твердого углеродистого восстановителя, а через разгрузочный конец в зону формирования клинкера - кальцийсодержащего флюса, отличающийся тем, что в зону формирования клинкера подают смесь, состоящую из кальцийсодержащего флюса и вспомогательного вещества хлорида кальция, взятого в количестве от 0,3 до 1,3% к весу флюса. A method of Waelz zinc cakes, comprising feeding to the furnace through the loading end of zinc cake and a solid carbon reducing agent, and through the discharge end into the clinker forming zone, a calcium-containing flux, characterized in that a mixture consisting of calcium-containing flux and a chloride auxiliary substance is fed into the clinker forming zone calcium taken in an amount of from 0.3 to 1.3% by weight of flux.

Images