RU2359045C2

RU2359045C2 - Processing method of lead-bearing materials

Info

Publication number: RU2359045C2
Application number: RU2007120273A
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Шумский (KZ); Виктор Александрович Шумский; Николай Николаевич Ушаков (KZ); Николай Николаевич Ушаков; Игорь Владимирович Старцев (KZ); Игорь Владимирович Старцев; Иван Петрович Поляков (KZ); Иван Петрович Поляков; Борис Александрович Рагулин (KZ); Борис Александрович Рагулин; Валентина Васильевна Чаленко (KZ); Валентина Васильевна Чаленко
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2009-06-20
Also published as: CN101321881A; WO2008002114A1; BRPI0702908B1; CN101321881B; BRPI0702908A2; MX2008002934A; CL2007003397A1; RU2007120273A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to non-ferrous metallurgy, particularly to methods of processing of lead-bearing materials. Method includes stock preparation by means of thorough mixing of moist sulphide and oxidised lead-bearing materials with flux and powdered carbonaceous material, herewith mass relation of total sulphide, elementary and sulfur sulphur to total content of sulphur in charge is 0.08-0.87, and powdered carbonaceous material with activation energy of reaction of carbon gasification in the range 56-209 kJ/mole is introduced in the capacity of reducer at 4-12 kg clean carbon per 100 kg of ferric iron and 20-140 kg of clean carbon per 100 kg of sulphate sulphur in stock, drying of received moist stock up to required moisture less than 1%, sintering-melting of dry stock flash roasting in oxygen atmosphere with receiving of disperse oxide melt and mixture if dust and gases of sintering-melting, reducing of disperse oxide melt at its filtration through the layer of heated particles of crushed carbonaceous reducer of size 2-50 mm with receiving of metallic lead, zinc-containing oxide melt and gases, mixture with dust and gases of sintering-melting of dry stock, division of received mixture of dust and reactionary gases with return of dust to sintering-melting of dry stock. Dry stock is subject to blending and classification, and to sintering-melting stage it is fed extracted fraction of dry stock, not less than 90% mass of which are particles with size 0.01-0.10 mm. Additionally content of free moisture in stock at the stage of its preparation is 8-16%, and in the capacity crushed carbonaceous reducer it is used coal with content in dry mass of common carbon is about 49 up to about 80% and volatile from about 11 up to about 27%.

EFFECT: increasing of lead extraction into crude metal and dedicated throughput of the process at simultaneous reduction of energy resource cost per unit.

3 cl, 3 dwg, 3 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, а более точно к способам переработки свинецсодержащих материалов различного происхождения.The invention relates to ferrous metallurgy, and more specifically to methods for processing lead-containing materials of various origins.

Известен способ переработки свинецсодержащих материалов с повышенной долей сульфатов и оксидов типа свинцовых кеков, пылей, аккумуляторных паст и пр. в смеси с мелкозернистыми свинцовыми концентратами, оборотными пылями, флюсами, угольной пылью - способ QSL, основанный на принципе барботажной плавки (Магер К., Шульте А. «Производственные и технологические аспекты первых четырех промышленных QSL заводов». Материалы международного симпозиума по переработке первичного и вторичного свинца. Галифакс, Нова Скотиа, Канада, 20-24 августа 1989 года, издательство Пергамон Пресс, Нью-Йорк, стр.15-26). Способ заключается в том, что указанную смесь гранулируют и полученные влажные гранулы загружают на поверхность оксидного расплава, в котором содержится от 35 до 60% свинца в виде оксидов. Через этот оксидный расплав и находящийся под ним слой металлического свинца продувают кислородсодержащий газ. В результате взаимодействия при температуре 850-950°С сульфидов сырья с оксидами свинца образуется черновой свинец, который частично переходит в оксидный расплав в результате его окисления кислородсодержащим газом. Регулированием загрузки гранул и расхода кислородсодержащего газа достигается постоянно высокая концентрация оксидов свинца в шлаке и превалирование скорости образования чернового свинца над скоростью его окисления кислородсодержащим газом. Образующийся оксидный расплав с температурой не выше 950°С непрерывно поступает в зону восстановления, где по мере продвижения шлака к выпускному отверстию температуру расплава постепенно повышают до 1150-1250°С за счет газового нагрева. Одновременно с этим восстановление оксидов свинца до чернового свинца осуществляют путем продувки расплава смесью воздуха с пылевидным или газообразным углеродистым материалом (уголь, природный газ и пр.).There is a method of processing lead-containing materials with an increased proportion of sulfates and oxides such as lead cakes, dusts, battery pastes, etc. mixed with fine-grained lead concentrates, circulating dusts, fluxes, coal dust - the QSL method based on the principle of bubbling melting (Mager K., Schulte A. “Production and Technological Aspects of the First Four Industrial QSL Factories. Proceedings of the International Symposium on Primary and Secondary Lead Processing. Halifax, Nova Scotia, Canada, August 20-24, 1989, ed. ments Pergamon Press, New York, str.15-26). The method consists in the fact that the mixture is granulated and the resulting wet granules are loaded onto the surface of the oxide melt, which contains from 35 to 60% lead in the form of oxides. An oxygen-containing gas is blown through this oxide melt and a layer of metallic lead beneath it. As a result of the interaction at a temperature of 850-950 ° С of raw sulfides with lead oxides, crude lead is formed, which partially passes into the oxide melt as a result of its oxidation with an oxygen-containing gas. By regulating the loading of granules and the flow rate of oxygen-containing gas, a constantly high concentration of lead oxides in the slag is achieved and the rate of formation of blister lead over its oxidation by oxygen-containing gas prevails. The resulting oxide melt with a temperature of no higher than 950 ° C continuously enters the reduction zone, where as the slag moves to the outlet, the melt temperature is gradually increased to 1150-1250 ° C due to gas heating. At the same time, the reduction of lead oxides to rough lead is carried out by blowing the melt with a mixture of air with dusty or gaseous carbonaceous material (coal, natural gas, etc.).

Недостатками известного способа являются низкое извлечение свинца в черновой металл, низкая удельная производительность процесса и одновременно высокие удельные затраты энергоносителей (кислородсодержащий газ, углеродистые материалы). Это вызвано тем, что снижение концентрации свинца в оксидном расплаве ведет к необходимости увеличения температуры этого расплава на окислительной и восстановительной стадиях процесса и соответственно к увеличению выхода свинца в пыли плавки (до 50% и выше от его массы в шихте). При переработке свинецсодержащих материалов с концентрацией свинца менее 30% и степенью окисления железа более 50-60% процесс плавки практически нарушается из-за образования вязкого оксидного расплава, непригодного для газовой продувки.The disadvantages of this method are the low extraction of lead into the raw metal, low specific productivity of the process and at the same time high specific costs of energy carriers (oxygen-containing gas, carbon materials). This is due to the fact that a decrease in the concentration of lead in the oxide melt leads to the need to increase the temperature of this melt at the oxidative and reduction stages of the process and, accordingly, to increase the yield of lead in smelting dust (up to 50% or more of its mass in the charge). When processing lead-containing materials with a lead concentration of less than 30% and an oxidation state of iron of more than 50-60%, the smelting process is practically disrupted due to the formation of a viscous oxide melt unsuitable for gas purging.

Известен также способ переработки свинецсодержащих материалов с повышенной долей сульфатов и оксидов типа свинцовых кеков, пылей, аккумуляторных паст и пр. в смеси с сульфидными свинцовыми концентратами, оборотными пылями, флюсами, угольной пылью - способ Ausmelt, основанный также на принципе барботажной плавки (Монси Е.Н., Пирет Н.Л. «Обзор технологии свинцовой плавки Аусмелт». Материалы симпозиума 2000 по свинцу и цинку. Питтсбург, США, 22-25 октября 2000 года, стр.149-169). Способ заключается в том, что указанную хорошо усредненную смесь в мелкозернистом или гранулированном виде загружают на поверхность оксидного расплава с концентрацией свинца от 25 до 60%. Сверху в объем оксидного расплава вдувают кислородсодержащий газ, а при дефиците теплового баланса процесса также пылевидное, жидкое или газообразное углеродистое топливо. В результате взаимодействия при температуре 1000-1100°С сульфидов сырья с оксидами свинца образуется черновой свинец, который частично переходит в оксидный расплав в результате его окисления кислородсодержащим газом. Регулированием загрузки шихты и расхода кислородсодержащего газа достигается постоянно высокая концентрация оксидов свинца в шлаке и превалирование скорости образования чернового свинца над скоростью его окисления кислородом. Образующийся оксидный расплав с температурой не выше 1100°С передают на восстановительную стадию процесса в непрерывном или периодическом режиме либо выпускают и гранулируют для последующей переработки твердого свинцового шлака на восстановительной стадии с получением чернового свинца. Восстановление оксидов свинца до чернового свинца из богатого свинцового шлака окислительной стадии процесса осуществляют путем продувки расплава смесью воздуха с пылевидным, жидким или газообразным углеродистым материалом (уголь, мазут, природный газ и пр.) Существенное увеличение затрат энергоносителей с сопутствующим повышением температуры оксидного расплава позволяет перевести этот процесс из режима выплавки чернового свинца в режим возгонки свинца (и частично цинка) в пыли плавки, которые затем могут отдельно перерабатываться этим же способом с получением чернового свинца.There is also known a method of processing lead-containing materials with an increased proportion of sulfates and oxides such as lead cakes, dusts, battery pastes, etc. mixed with sulfide lead concentrates, circulating dusts, fluxes, coal dust - the Ausmelt method, also based on the principle of bubble melting (Moncy E .N., Piret NL, “Ausmelt Lead Smelting Technology Review.” Materials of the 2000 Lead and Zinc Symposium. Pittsburgh, USA, October 22–25, 2000, pp. 149-169). The method consists in the fact that the specified well-averaged mixture in a fine-grained or granular form is loaded onto the surface of the oxide melt with a lead concentration of 25 to 60%. From above, an oxygen-containing gas is blown into the volume of the oxide melt, and with a deficiency in the heat balance of the process, also pulverized, liquid or gaseous carbonaceous fuel. As a result of the interaction at a temperature of 1000-1100 ° С of raw sulfides with lead oxides, draft lead is formed, which partially passes into the oxide melt as a result of its oxidation with an oxygen-containing gas. By controlling the charge of the charge and the flow rate of oxygen-containing gas, a constantly high concentration of lead oxides in the slag is achieved and the rate of formation of blister lead over the rate of its oxidation by oxygen is prevailing. The resulting oxide melt with a temperature not exceeding 1100 ° C is transferred to the reduction stage of the process in a continuous or batch mode, or it is released and granulated for the subsequent processing of solid lead slag in the reduction stage to obtain crude lead. The reduction of lead oxides to crude lead from the rich lead slag of the oxidative stage of the process is carried out by blowing the melt with a mixture of air with dusty, liquid or gaseous carbonaceous material (coal, fuel oil, natural gas, etc.). A significant increase in energy costs with a concomitant increase in the temperature of the oxide melt allows one to transfer this process is from the mode of smelting crude lead to the mode of sublimation of lead (and partially zinc) in smelting dust, which can then be separately processed tim same manner to obtain a crude lead.

Недостатками известного способа являются низкое извлечение свинца в черновой металл, низкая удельная производительность процесса и одновременно высокие удельные затраты энергоносителей (кислородсодержащий газ, углеродистые материалы).The disadvantages of this method are the low extraction of lead into the raw metal, low specific productivity of the process and at the same time high specific costs of energy carriers (oxygen-containing gas, carbon materials).

Наиболее близким по технической сущности является способ переработки свинецсодержащих материалов, таких как свинцовые и цинковые кеки, конвертерные пыли, шламы гидролитической очистки технологических растворов, в которых присутствуют преимущественно простые и сложные сульфаты и оксиды металлов, в том числе термически устойчивые сульфаты (свинца, кальция) и высшие оксиды железа (патент РК №9, С22В 13/02, 1997).The closest in technical essence is the method of processing lead-containing materials, such as lead and zinc cakes, converter dust, sludges for hydrolytic cleaning of technological solutions, in which mainly simple and complex sulfates and metal oxides are present, including thermally stable sulfates (lead, calcium) and higher iron oxides (patent RK No. 9, C22B 13/02, 1997).

Согласно этому способу осуществляют приготовление влажной шихты из исходных свинецсодержащих материалов и флюсов с введением в нее в качестве восстановителя пылевидного сульфидного материала до массового отношения суммы сульфидной, элементарной и пиритной серы к общему содержанию серы в шихте от 0,08 до 0,87 и/или пылевидного углеродистого материала из расчета от 4 до 12 кг чистого углерода на 100 кг трехвалентного железа и от 20 до 140 кг чистого углерода на 100 кг сульфатной серы. При этом вводится пылевидный углеродистый материал с энергией активации реакции газификации углерода в пределах 56-209 кДж/моль. В качестве пылевидного сульфидного материала используют свинцовые сульфидные концентраты или свинцовую (полиметаллическую) руду. Полученную влажную шихту с рекомендуемой влажностью от 2 до 16% сушат до остаточного содержания влаги менее 1%. Высушенную шихту подают на стадию обжига-плавки во взвешенном состоянии в атмосфере кислородсодержащего газа с получением диспергированного оксидного расплава и смеси пылей с газами обжига-плавки. Диспергированный оксидный расплав, полученный на стадии обжига-плавки, восстанавливают путем фильтрации его через слой разогретых частиц дробленого углеродистого материала (кокса или каменного угля) крупностью 2-50 мм с получением чернового свинца, обедненного по свинцу цинксодержащего шлака и газов, смешиваемых с газами обжига-плавки. Пыли отделяют от смеси реакционных газов и возвращают на стадию обжига-плавки.According to this method, a wet mixture is prepared from the initial lead-containing materials and fluxes with the introduction of a pulverized sulfide material into it to reduce the mass ratio of the sum of sulfide, elemental and pyrite sulfur to the total sulfur content of the mixture from 0.08 to 0.87 and / or pulverized carbonaceous material based on from 4 to 12 kg of pure carbon per 100 kg of ferric iron and from 20 to 140 kg of pure carbon per 100 kg of sulfate sulfur. In this case, a pulverized carbonaceous material with an activation energy of the carbon gasification reaction in the range of 56-209 kJ / mol is introduced. Lead sulfide concentrates or lead (polymetallic) ore are used as pulverized sulfide material. The resulting wet mixture with a recommended moisture content of 2 to 16% is dried to a residual moisture content of less than 1%. The dried mixture is fed to the stage of firing-smelting in suspension in an atmosphere of oxygen-containing gas to obtain a dispersed oxide melt and a mixture of dusts with firing gases. The dispersed oxide melt obtained in the firing-smelting stage is restored by filtering it through a layer of heated particles of crushed carbon material (coke or coal) with a grain size of 2-50 mm to produce blister lead, lead-depleted zinc-containing slag and gases mixed with firing gases swimming trunks. Dust is separated from the reaction gas mixture and returned to the smelting step.

На стадии приготовления влажной шихты, в условиях тщательного перемешивания материалов, содержащих природные вяжущие соединения (растворимые соли, гидрооксиды и гидраты металлов, гипс), и при наличии свободной влаги в шихте не менее 2% происходит ее структурирование с образованием «комплексных» микроконгломератов из разнородных частиц, включающих как окисленные компоненты (сульфаты и оксиды металлов), так и реагенты-восстановители (сульфиды металлов и углерод). Образовавшиеся на стадии приготовления влажной шихты связки между разнородными частицами в микроконгломератах упрочняются на стадии сушки шихты. Это обеспечивает термическую устойчивость микроконгломератов частиц в условиях быстрого нагрева сухой пылевидной шихты на стадии обжига-плавки. Наличие тесного контакта сульфатных и оксидных компонентов с сульфидами и углеродом в объемах микроконгломератов обеспечивает значительное ускорение процесса десульфуризации шихты и разложения высших оксидов железа на стадии обжига-плавки пылевидной шихты во взвешенном состоянии при температурах 1250-1350°С. Ускорение процесса разложения сульфатов и высших оксидов железа при температурах на 300-500°С ниже температур их термического разложения обусловлено интенсивным протеканием в объемах микроконгломератов разнородных частиц химических взаимодействий вида:At the stage of preparation of a wet mixture, under conditions of thorough mixing of materials containing natural binders (soluble salts, metal hydroxides and hydrates, gypsum), and in the presence of free moisture in the mixture at least 2%, it is structured to form “complex” micro-conglomerates from heterogeneous particles, including both oxidized components (sulfates and metal oxides), and reductants (metal sulfides and carbon). Bundles formed at the stage of preparation of the wet mixture between dissimilar particles in microconglomerates are hardened at the stage of the mixture drying. This provides thermal stability of the microconglomerates of particles under conditions of rapid heating of a dry pulverulent charge at the stage of firing-smelting. The presence of close contact of sulfate and oxide components with sulfides and carbon in the volumes of microconglomerates provides a significant acceleration of the process of desulfurization of the charge and decomposition of higher iron oxides at the stage of firing and smelting of a pulverized charge in suspension at temperatures of 1250-1350 ° C. The acceleration of the decomposition of sulfates and higher iron oxides at temperatures 300–500 ° C below the temperatures of their thermal decomposition is due to the intensive occurrence of dissimilar particles of the following chemical interactions in the volumes of microconglomerates:

Недостатками известного способа являются низкое извлечение свинца в черновой металл, низкая удельная производительность процесса и одновременно высокие удельные затраты энергоносителей (кислородсодержащий газ, углеродистые материалы и электроэнергия).The disadvantages of this method are the low extraction of lead into the raw metal, the low specific productivity of the process and at the same time high specific costs of energy carriers (oxygen-containing gas, carbon materials and electricity).

Указанные недостатки определяются тем, что известный способ не обеспечивает достаточно высокого содержания и оптимальных размеров термически устойчивых «комплексных» микроконгломератов в сухой шихте, подаваемой на стадию обжига-плавки во взвешенном состоянии. Оба эти фактора обусловлены неконтролируемым процессом слипания или дезинтеграции микроконгломератов частиц на стадии сушки влажной шихты.These disadvantages are determined by the fact that the known method does not provide a sufficiently high content and optimal sizes of thermally stable "complex" microconglomerates in a dry charge fed to the stage of firing-smelting in suspension. Both of these factors are due to the uncontrolled process of adhesion or disintegration of microconglomerates of particles at the stage of drying a wet mixture.

При влажности шихты, подаваемой на стадию сушки, 2-7%, независимо от содержания в ней связующих компонентов, свободной влаги не хватает для образования связок между частицами, достаточных для механической и термической устойчивости формируемых микроконгломератов. Это приводит к дезинтеграции механически и декриптации термически неустойчивых микроконгломератов на стадиях сушки и обжига-плавки шихты. В результате снижается содержание «комплексных» микроконгломератов частиц и увеличивается массовая доля индивидуальных дисперсных частиц в шихте на стадии обжига-плавки. При большей влажности шихты, подаваемой на стадию сушки, количества свободной влаги становится достаточно для образования значительного количества устойчивых связок между частицами. Однако неконтролируемое слипание частиц в процессе сушки материала ведет к формированию крупнозернистой структуры сухой шихты с возможным образованием чрезмерно крупных кусков слипшихся частиц, обжиг-плавка которых во взвешенном состоянии неосуществима без их дополнительного измельчения.When the moisture content of the charge supplied to the drying stage is 2-7%, regardless of the content of the binder components in it, free moisture is not enough for the formation of bundles between the particles, sufficient for the mechanical and thermal stability of the formed microconglomerates. This leads to mechanical disintegration and decription of thermally unstable microconglomerates at the stages of drying and firing-melting of the charge. As a result, the content of “complex” microconglomerates of particles decreases and the mass fraction of individual dispersed particles in the mixture at the firing-smelting stage increases. With a higher moisture content of the charge supplied to the drying stage, the amount of free moisture becomes enough to form a significant amount of stable bonds between particles. However, uncontrolled adhesion of particles during the drying of the material leads to the formation of a coarse-grained structure of a dry mixture with the possible formation of excessively large pieces of adhering particles, the firing of which in suspension is impossible without additional grinding.

Как низкое содержание термически устойчивых «комплексных» микроконгломератов в сухой шихте, подаваемой на стадию обжига-плавки, так и чересчур крупные их размеры заметно снижают эффективность переработки известным способом свинецсодержащих материалов с повышенной долей сульфатов, высших оксидов железа и оксидов цинка. Низкая доля «комплексных» микроконгломератов в сухой шихте снижает степень контакта разнородных частиц-реагентов, а крупные размеры микроконгломератов снижают скорость их нагрева на стадии обжига-плавки шихты. И то и другое ведет к снижению интенсивности низкотемпературных взаимодействий компонентов шихты по реакциям (1)-(8) и обуславливает необходимость повышения температуры обжига-плавки до 1400-1450°С для более полного разложения термически устойчивых сульфатов и увеличения жидкотекучести оксидных расплавов с повышенным содержанием высших оксидов железа.Both the low content of thermally stable "complex" microconglomerates in the dry charge fed to the firing-smelting stage, and their too large sizes noticeably reduce the efficiency of processing lead-containing materials with an increased proportion of sulfates, higher iron oxides and zinc oxides in a known manner. A low proportion of "complex" microconglomerates in a dry charge reduces the degree of contact of dissimilar reagent particles, and the large sizes of microconglomerates reduce their heating rate at the stage of firing and smelting of the charge. Both of these lead to a decrease in the intensity of low-temperature interactions of the charge components by reactions (1) - (8) and necessitate an increase in the firing-melting temperature to 1400-1450 ° C for a more complete decomposition of thermally stable sulfates and an increase in the fluidity of oxide melts with a high content higher iron oxides.

Повышенные температуры обжига-плавки приводят к относительно высоким удельным расходам пылевидного углеродистого топлива и кислорода на его окисление, а также к существенному увеличению выхода оборотных пылей, не позволяя при этом снижать содержание высших оксидов железа в диспергированном оксидном расплаве.Elevated firing-melting temperatures lead to relatively high specific consumption of pulverized carbonaceous fuel and oxygen for its oxidation, as well as to a significant increase in the yield of recycled dusts, while not allowing to reduce the content of higher iron oxides in the dispersed oxide melt.

Вязкость оксидных расплавов, насыщенных высшими оксидами железа, увеличивается по мере восстановления оксида свинца в слое дробленого углеродистого материала. Как следствие, нарастает эффект торможения процесса фильтрации и восстановления оксидного расплава, усугубляемый значительным поглощением тепла на восстановление высших оксидов железа. Поддержание высокой жидкотекучести и повышение степени восстановления оксидного расплава в этих условиях требует увеличения подвода тепла или снижения загрузки оксидного расплава на восстановительную стадию процесса.The viscosity of oxide melts saturated with higher iron oxides increases as lead oxide is reduced in a layer of crushed carbon material. As a result, the effect of inhibition of the filtration process and reduction of the oxide melt is growing, aggravated by significant heat absorption on the reduction of higher iron oxides. Maintaining high fluidity and increasing the degree of reduction of the oxide melt under these conditions requires an increase in heat supply or a decrease in the load of the oxide melt at the reduction stage of the process.

Таким образом, известный способ не обеспечивает эффективную реализацию низкотемпературных взаимодействий компонентов шихты на стадии обжига-плавки и последующее эффективное восстановление оксидных расплавов в слое дробленого углеродистого восстановителя.Thus, the known method does not ensure the effective implementation of low-temperature interactions of the components of the charge at the stage of firing-smelting and subsequent effective reduction of oxide melts in the layer of crushed carbonaceous reducing agent.

При этом одним из значимых факторов снижения эффективности известного способа является заниженный нижний предел рекомендуемого диапазона содержаний свободной влаги во влажной шихте, подаваемой на стадию сушки.Moreover, one of the significant factors in reducing the effectiveness of the known method is the underestimated lower limit of the recommended range of free moisture content in the wet mixture supplied to the drying stage.

Дополнительными факторами пониженной эффективности известного способа может являться использование рекомендуемых углеродистых материалов для формирования слоя дробленого углеродистого восстановителя.Additional factors of reduced effectiveness of the known method may be the use of recommended carbon materials to form a layer of crushed carbonaceous reducing agent.

Использование кокса, имеющего наименьшую реакционную способность в ряду углеродистых материалов, обуславливает относительно невысокую скорость восстановления оксидного расплава при фильтрации его через слой дробленого восстановителя, ограничивая тем самым удельную производительность процесса. Для увеличения скорости восстановления требуется повышение температуры оксидного расплава. Однако повышение его температуры на стадии обжига-плавки шихты ведет не только к увеличению удельного расхода энергоносителей (пылевидного топлива и кислорода на его сжигание), но и к снижению извлечения свинца в черновой металл за счет повышения степени перехода свинца в пыли обжига-плавки. При этом увеличение доли оборотных пылей в шихте может снижать удельную производительность процесса в большей степени, чем позволяет ее повышать увеличение температуры оксидного расплава на стадии обжига-плавки шихты.The use of coke, which has the lowest reactivity in a series of carbon materials, causes a relatively low rate of reduction of the oxide melt when it is filtered through a layer of crushed reducing agent, thereby limiting the specific productivity of the process. To increase the reduction rate, an increase in the temperature of the oxide melt is required. However, an increase in its temperature at the stage of firing-smelting of the charge leads not only to an increase in the specific consumption of energy carriers (pulverized fuel and oxygen for its combustion), but also to a decrease in the extraction of lead into the crude metal due to an increase in the degree of transition of lead in firing-smelting dust. At the same time, an increase in the fraction of circulating dusts in the charge can reduce the specific productivity of the process to a greater extent than allows it to increase the temperature increase of the oxide melt at the stage of firing and smelting of the charge.

Реакционная способность угля выше, чем у кокса. Однако, в отличие от кокса, не все угли обладают термической устойчивостью в условиях быстрого нагрева и, попадая на поверхность шлаковой ванны, могут декриптировать. При этом проницаемость слоя дробленого углеродистого восстановителя для диспергированного оксидного расплава заметно снижается или полностью нарушается. Соответственно уменьшается поверхность и скорость протекания восстановительных реакций. Это ведет к соответствующему снижению извлечения свинца в черновой металл и удельной производительности процесса (вплоть до полного его нарушения). Кроме того, потребность повышения жидкотекучести и соответственно температуры оксидного расплава при снижении проницаемости слоя дробленого восстановителя обуславливает неизбежное в этом случае повышение удельного расхода энергоносителей.The reactivity of coal is higher than that of coke. However, unlike coke, not all coals are thermally stable under conditions of rapid heating and, falling on the surface of the slag bath, can decrypt. In this case, the permeability of the crushed carbonaceous reducing agent layer for the dispersed oxide melt is noticeably reduced or completely broken. Accordingly, the surface and the rate of reduction reactions decrease. This leads to a corresponding decrease in the extraction of lead in the crude metal and the specific productivity of the process (up to its complete violation). In addition, the need to increase the fluidity and, accordingly, the temperature of the oxide melt while reducing the permeability of the crushed reducing agent layer leads to the inevitable increase in the specific consumption of energy carriers in this case.

В основу изобретения положена задача - изменить известный способ переработки свинецсодержащих материалов с повышенной концентрацией термически устойчивых сульфатов и высших оксидов железа таким образом, чтобы повысить извлечение свинца в черновой металл и удельную производительность процесса при одновременном снижении удельных затрат энергоносителей.The basis of the invention is the task of changing the known method of processing lead-containing materials with an increased concentration of thermally stable sulfates and higher iron oxides in such a way as to increase the extraction of lead into ferrous metal and the specific productivity of the process while reducing specific energy costs.

Поставленная задача достигается тем, что в способе переработки свинецсодержащих материалов, включающем приготовление шихты путем тщательного перемешивания влажных сульфидных и окисленных свинецсодержащих материалов с флюсами и пылевидным углеродистым материалом, при котором массовое отношение суммы сульфидной, элементарной и пиритной серы к общему содержанию серы в шихте составляет 0,08-0,87, а пылевидный углеродистый материал с энергией активации реакции газификации углерода в пределах 56-209 кДж/моль вводится в качестве восстановителя из расчета 4-12 кг чистого углерода на 100 кг трехвалентного железа и 20-140 кг чистого углерода на 100 кг сульфатной серы в шихте; сушку полученной влажной шихты до остаточной влажности менее 1%; обжиг-плавку сухой шихты во взвешенном состоянии в атмосфере кислорода с получением диспергированного оксидного расплава и смеси пылей с газами обжига-плавки; восстановление диспергированного оксидного расплава при его фильтрации через слой разогретых частиц дробленого углеродистого восстановителя крупностью 2-50 мм с получением металлического свинца, цинксодержащего оксидного расплава и газов, смешивающихся с пылями и газами обжига-плавки; разделение полученной смеси пылей и реакционных газов с возвратом пылей на стадию обжига-плавки, сухую шихту подвергают измельчению и классификации, а на стадию обжига-плавки подают выделенную фракцию сухой шихты, не менее 90% массы которой составляют частицы с размерами 0,01-0,10 мм.This object is achieved in that in a method for processing lead-containing materials, including preparing the charge by thoroughly mixing moist sulfide and oxidized lead-containing materials with fluxes and pulverized carbonaceous material, in which the mass ratio of the sum of sulfide, elemental and pyrite sulfur to the total sulfur content in the charge is 0 , 08-0.87, and a pulverized carbonaceous material with an activation energy of the carbon gasification reaction in the range of 56-209 kJ / mol is introduced as a reducing agent based on 4-12 kg of pure carbon per 100 kg of ferric iron and 20-140 kg of pure carbon per 100 kg of sulfate sulfur in the charge; drying the resulting wet mixture to a residual moisture content of less than 1%; firing-melting of a dry charge in suspension in an oxygen atmosphere to obtain a dispersed oxide melt and a mixture of dusts with firing gases; restoration of the dispersed oxide melt during its filtration through a layer of heated particles of crushed carbon reducing agent with a particle size of 2-50 mm to obtain metallic lead, zinc-containing oxide melt and gases mixed with dusts and firing gases; separation of the obtained mixture of dusts and reaction gases with the return of dusts to the firing-smelting stage, the dry charge is subjected to grinding and classification, and the separated fraction of the dry charge is fed to the firing-melting stage, at least 90% of the mass of which is made up of particles with sizes 0.01-0 , 10 mm.

Желательно, чтобы содержание свободной влаги в шихте на стадии ее приготовления составляло 8-16%.It is desirable that the free moisture content in the charge at the stage of its preparation was 8-16%.

Целесообразно, чтобы в качестве дробленого углеродистого восстановителя на стадию восстановления диспергированного оксидного расплава подавался уголь с содержанием в сухой массе общего углерода от около 49% до около 80% и летучих от около 11% до около 27%.It is advisable that as a crushed carbonaceous reducing agent, coal is fed to the stage of recovery of the dispersed oxide melt with a total carbon content of about 49% to about 80% and a volatile content of about 11% to about 27% in the dry mass.

Достижение поставленной задачи при реализации предлагаемых решений обеспечивается следующими факторами:The achievement of the task in the implementation of the proposed solutions is provided by the following factors:

- формированием микроструктуры шихты с высокой долей механически и термически устойчивых микроконгломератов разнородных частиц, включающих сульфатные, оксидные, сульфидные и углеродные компоненты;- the formation of the microstructure of the mixture with a high proportion of mechanically and thermally stable microconglomerates of heterogeneous particles, including sulfate, oxide, sulfide and carbon components;

- стабилизацией оптимального фракционного состава и микроструктуры сухой шихты, подаваемой на стадию обжига-плавки во взвешенном состоянии;- stabilization of the optimal fractional composition and microstructure of the dry mixture fed to the stage of firing-smelting in suspension;

- интенсификацией низкотемпературных взаимодействий сульфатных и оксидных компонентов с сульфидами и углеродом на стадии обжига-плавки шихты во взвешенном состоянии;- intensification of low-temperature interactions of sulfate and oxide components with sulfides and carbon at the stage of firing and smelting of the charge in suspension;

- интенсификацией восстановления оксидного расплава при устойчивом сохранении пористой структуры и проницаемости слоя дробленого углеродистого восстановителя.- intensification of the reduction of oxide melt while maintaining the porous structure and permeability of the crushed carbon reducing agent layer.

Морфологическими исследованиями шихты установлено, что минимальные размеры «комплексных» микроконгломератов разнородных частиц составляют около 0,01 мм. Более дисперсные фракции шихты составляют отдельные, неассоциированные частицы либо микроконгломераты из однотипных высокодисперсных частиц свинецсодержащих материалов, обладающих повышенными адгезионными свойствами (таких как пыли, кеки, шламы).Morphological studies of the mixture found that the minimum size of the "complex" microconglomerates of heterogeneous particles is about 0.01 mm. The more dispersed fractions of the charge are individual, unassociated particles or microconglomerates of the same type of highly dispersed particles of lead-containing materials with enhanced adhesive properties (such as dust, cake, sludge).

Из анализа результатов опытных плавок известно, что повышение доли мелкодисперсных фракций с размерами частиц менее 0,01 мм, равно как и повышение доли крупнозернистых фракций с размерами индивидуальных или ассоциированных частиц более 0,1 мм в сухой шихте приводит к снижению скорости и степени превращения ее компонентов на стадии обжига-плавки во взвешенном состоянии и препятствует достижению поставленной задачи.From the analysis of the results of the experimental melts, it is known that an increase in the fraction of fine fractions with particle sizes less than 0.01 mm, as well as an increase in the fraction of coarse fractions with individual or associated particle sizes greater than 0.1 mm in a dry charge, leads to a decrease in its rate and degree of conversion components at the stage of firing-smelting in suspension and prevents the achievement of the task.

Отрицательное влияние на показатели процесса повышенной доли мелкодисперсных и крупнозернистых фракций в материале сухой шихты успешно устраняется введением последовательных операций измельчения и классификации сухой шихты перед подачей ее на стадию обжига-плавки.The negative effect on the process indicators of the increased proportion of fine and coarse fractions in the material of the dry charge is successfully eliminated by the introduction of successive operations of grinding and classification of the dry charge before feeding it to the firing-smelting stage.

Сочетание операций измельчения и классификации обеспечивает получение выделенной фракции сухой шихты, не менее 90% массы частиц которой находится в диапазоне размеров 0,01-0,10 мм, что позволяет:The combination of grinding and classification operations ensures the production of a selected fraction of a dry mixture, at least 90% of the particle mass of which is in the size range of 0.01-0.10 mm, which allows:

- сохранить в сухой шихте после ее измельчения микроконгломераты разнородных частиц, включающие сульфатные, оксидные, сульфидные и углеродные компоненты;- to keep in a dry charge after grinding the microconglomerates of heterogeneous particles, including sulfate, oxide, sulfide and carbon components;

- ограничить поступление на стадию обжига-плавки чрезмерно мелких (менее 0,01 мм) и чрезмерно крупных (более 0,10 мм) индивидуальных частиц и микроконгломератов, препятствующих увеличению степени десульфуризации шихты и разложения высших оксидов железа на стадии обжига-плавки шихты при пониженных температурных режимах процесса.- limit the entry to the stage of smelting an excessively small (less than 0.01 mm) and excessively large (more than 0.10 mm) individual particles and microconglomerates that impede an increase in the degree of desulfurization of the charge and decomposition of higher iron oxides at the stage of firing and smelting of the mixture at low temperature conditions of the process.

Тем самым стабилизация фракционного состава сухой шихты в диапазоне преобладающих размеров частиц 0,01-0,10 мм позволяет эффективно решать поставленную задачу.Thus, the stabilization of the fractional composition of the dry charge in the range of prevailing particle sizes of 0.01-0.10 mm allows you to effectively solve the problem.

Повышение прямого извлечения свинца в черновой металл, повышение удельной производительности процесса и одновременное снижение удельных энергозатрат при этом достигается за счет:An increase in direct extraction of lead into the crude metal, an increase in the specific productivity of the process, and a simultaneous decrease in the specific energy consumption are achieved due to:

- предотвращения образования бедного штейна;- prevent the formation of poor matte;

- снижения пылевыноса и доли оборотных пылей плавки в шихте;- reduction of dust removal and the proportion of recycling dust of the smelting in the mixture;

- увеличения степени восстановления свинца из жидкотекучего оксидного расплава в слое дробленого углеродистого восстановителя;- increasing the degree of reduction of lead from a fluid oxide melt in a layer of crushed carbonaceous reducing agent;

- снижения расхода пылевидного углеродистого топлива, кислорода на его сжигание и электроэнергии на компенсацию потерь тепла по реакциям восстановления высших оксидов железа в слое углеродистого восстановителя.- reducing the consumption of pulverized carbonaceous fuel, oxygen for its combustion and electricity to compensate for heat losses from the reduction reactions of higher iron oxides in the layer of carbonaceous reducing agent.

Уменьшение нижнего предела размеров частиц сухой шихты менее 0,01 мм снижает степень протекания низкотемпературных взаимодействий ее компонентов на стадии обжига-плавки по реакциям (1)-(8) ввиду снижения в шихте доли «комплексных» микроконгломератов. Это обуславливает необходимость увеличения температуры процесса. Кроме того, возрастает механический вынос тонких частиц в пыли обжига-плавки. В совокупности это ведет к снижению извлечения свинца в черновой металл, снижению удельной производительности процесса и повышению удельного расхода энергоносителей.Reducing the lower limit of particle size of a dry charge of less than 0.01 mm reduces the degree of low-temperature interactions of its components at the stage of firing-smelting according to reactions (1) - (8) due to a decrease in the fraction of “complex” microconglomerates in the charge. This necessitates an increase in the temperature of the process. In addition, the mechanical removal of fine particles in the firing dust is increasing. In aggregate, this leads to a decrease in the extraction of lead into the crude metal, a decrease in the specific productivity of the process, and an increase in the specific consumption of energy carriers.

Увеличение верхнего предела размеров частиц сухой шихты выше 0,10 мм снижает степень протекания низкотемпературных взаимодействий ее компонентов на стадии обжига-плавки за счет уменьшения скорости нагрева крупных частиц и снижения суммарной реакционной поверхности компонентов, что также обуславливает необходимость увеличения температуры процесса и препятствует достижению поставленной задачи.An increase in the upper size limit of dry batch particles above 0.10 mm reduces the degree of low-temperature interactions of its components at the firing stage due to a decrease in the heating rate of large particles and a decrease in the total reaction surface of the components, which also necessitates an increase in the process temperature and impedes the achievement of the task .

Уменьшение массовой доли частиц с размерами от 0,01 до 0,10 мм в сухой шихте ниже 90%, как и в случае изменения самих пределов оптимального диапазона размеров частиц, вызывает снижение степени протекания низкотемпературных взаимодействий ее компонентов на стадии обжига-плавки. Это может происходить как за счет снижения доли «комплексных» микроконгломератов, так и за счет увеличения доли чрезмерно крупных индивидуальных частиц и микроконгломератов в шихте. И то и другое обуславливает необходимость увеличения температуры процесса. В результате снижаются извлечение свинца в черновой металл и удельная производительность процесса, возрастает удельный расход энергоносителей.A decrease in the mass fraction of particles with sizes from 0.01 to 0.10 mm in a dry charge is lower than 90%, as in the case of changing the limits of the optimal range of particle sizes, causes a decrease in the degree of low-temperature interactions of its components at the stage of firing-smelting. This can occur both due to a decrease in the share of “complex” microconglomerates, and due to an increase in the share of excessively large individual particles and microconglomerates in a charge. Both that and another necessitates an increase in the temperature of the process. As a result, the extraction of lead into the crude metal and the specific productivity of the process are reduced, and the specific consumption of energy carriers increases.

Согласно патентуемому способу тщательное перемешивание материалов на стадии приготовления влажной шихты желательно проводить при содержании свободной влаги в шихтовой смеси 8-16%. Исходя из опытных данных, это позволяет:According to the patented method, thorough mixing of the materials at the stage of preparation of the wet mixture is preferably carried out with a free moisture content of the charge mixture of 8-16%. Based on the experimental data, this allows you to:

1) сформировать однородную микроструктуру шихты с большой долей «комплексных» микроконгломератов разнородных частиц, включающих сульфатные, оксидные, сульфидные и углеродные компоненты;1) to form a homogeneous microstructure of the mixture with a large share of "complex" microconglomerates of dissimilar particles, including sulfate, oxide, sulfide and carbon components;

2) образовать достаточное количество прочных связок между разнородными частицами, обеспечивающих термическую устойчивость «комплексных» микроконгломератов на стадии обжига-плавки сухой шихты.2) to form a sufficient number of strong bonds between dissimilar particles, providing thermal stability of "complex" microconglomerates at the stage of firing-melting of a dry mixture.

Указанный диапазон содержаний свободной влаги является оптимальным, поскольку обеспечивает наиболее существенное увеличение доли «комплексных» микроконгломератов в шихте на стадии ее приготовления и упрочнение этих микроконгломератов на стадии сушки влажной шихты.The indicated range of free moisture contents is optimal, since it provides the most significant increase in the proportion of "complex" microconglomerates in the mixture at the stage of its preparation and hardening of these microconglomerates at the stage of drying the wet mixture.

При содержании свободной влаги менее 8% снижается доля «комплексных» микроконгломератов во влажной шихте, подаваемой на стадию сушки, а также механическая и термическая устойчивость таких микроконгломератов в сухой шихте. Это снижает степень протекания взаимодействий компонентов шихты на стадии обжига-плавки и ведет к ухудшению показателей процесса в рамках решения поставленной задачи.When the free moisture content is less than 8%, the fraction of “complex” microconglomerates in the wet charge supplied to the drying stage is reduced, as well as the mechanical and thermal stability of such microconglomerates in the dry charge. This reduces the degree of interaction of the components of the charge at the stage of firing-smelting and leads to a deterioration of the process in the framework of solving the problem.

При содержании свободной влаги 8% и более доля «комплексных» микроконгломератов во влажной шихте, подаваемой на стадию сушки, заметно возрастает. Возрастает также механическая и термическая устойчивость таких микроконгломератов в сухой шихте. Несмотря на то что в этом случае, как и в прототипе, происходит неконтролируемое слипание частиц на стадии сушки, использование в патентуемом способе последовательных операций измельчения и классификации сухой шихты исключает попадание чрезмерно крупных ее фракций на стадию обжига-плавки. Тем самым обеспечивается возможность максимально эффективного проведения процесса.With a free moisture content of 8% or more, the proportion of “complex” microconglomerates in the wet mixture fed to the drying stage increases markedly. The mechanical and thermal stability of such microconglomerates in a dry charge also increases. Despite the fact that in this case, as in the prototype, uncontrolled adhesion of particles occurs at the drying stage, the use in the patented method of sequential grinding and classification of the dry charge eliminates the ingress of its excessively large fractions to the firing-smelting stage. This ensures that the process is carried out as efficiently as possible.

Увеличение содержания свободной влаги в шихте более 16% нецелесообразно, так как не ведет к заметному увеличению доли «комплексных» микроконгломератов в сухой шихте на стадии обжига-плавки и тем самым к улучшению показателей процесса в рамках решения поставленной задачи. В то же время испарение избытка влаги требует увеличения расхода топлива на сушку шихты, то есть повышает суммарные удельные затраты энергоносителей.An increase in the free moisture content in the charge of more than 16% is impractical, since it does not lead to a noticeable increase in the proportion of "complex" microconglomerates in the dry charge at the stage of firing-smelting and thereby to improve process performance in the framework of solving the problem. At the same time, the evaporation of excess moisture requires an increase in fuel consumption for drying the charge, that is, it increases the total specific costs of energy carriers.

В качестве дробленого углеродистого восстановителя диспергированного оксидного расплава со стадии обжига-плавки шихты в прототипе предлагается кокс или каменный уголь. Благодаря наличию активных углеводородов (летучих) и более низкой энергии активации реакции газификации твердого углерода, уголь, как правило, обладает более высокой восстановительной способностью, чем кокс. Однако, в отличие от кокса, не все угли обладают термической стойкостью и при быстром нагреве на поверхности шлаковой ванны могут декриптировать, что никак не учитывается в прототипе. В то же время декриптация угля может не только резко снизить степень восстановления оксидного расплава в слое дробленого углеродистого восстановителя, но и полностью нарушить протекание восстановительного процесса. Термическая стойкость угля напрямую связана со свойством его спекаемости при прокаливании. Чем выше спекаемость угля, тем выше его термическая стойкость. Исходя из этой взаимосвязи и анализа опытных данных, выделен оптимальный диапазон качества углей, обладающих достаточно высокой термической стойкостью. Согласно патентуемому способу в качестве дробленого углеродистого восстановителя целесообразно использовать уголь с содержанием в сухой массе общего углерода от около 49% до около 80% и летучих от около 11% до около 27%.As a crushed carbonaceous reducing agent of the dispersed oxide melt from the stage of firing and smelting the charge in the prototype, coke or coal is proposed. Due to the presence of active hydrocarbons (volatile) and lower activation energy of the gasification reaction of solid carbon, coal, as a rule, has a higher reducing ability than coke. However, unlike coke, not all coals have thermal stability and can be decrypted upon rapid heating on the surface of the slag bath, which is not taken into account in the prototype. At the same time, coal decryptation can not only drastically reduce the degree of reduction of the oxide melt in the layer of crushed carbon reducing agent, but also completely disrupt the course of the recovery process. The thermal stability of coal is directly related to the property of its sintering during calcination. The higher the sintering ability of coal, the higher its thermal stability. Based on this relationship and the analysis of experimental data, the optimal range of quality of coals with a sufficiently high thermal stability is identified. According to the patented method, it is advisable to use coal with a total carbon content of about 49% to about 80% and a volatile content of about 11% to about 27% as a crushed carbon reducing agent.

Использование угля с указанным диапазоном содержаний общего углерода и летучих в качестве дробленого углеродистого восстановителя усиливает эффективность восстановительной стадии процесса за счет повышения активности восстановителя при сохранении развитой реакционной поверхности и высокой проницаемости слоя дробленого восстановителя для диспергированного оксидного расплава. Это позволяет дополнительно повысить извлечение свинца в черновой металл и удельную производительность процесса без увеличения температуры оксидного расплава, обеспечивая тем самым дополнительную экономию удельных затрат энергоносителей.The use of coal with a specified range of total carbon and volatile as a crushed carbon reducing agent enhances the efficiency of the reduction stage of the process by increasing the activity of the reducing agent while maintaining the developed reaction surface and high permeability of the crushed reducing agent layer for the dispersed oxide melt. This allows you to further increase the extraction of lead in the raw metal and the specific productivity of the process without increasing the temperature of the oxide melt, thereby providing additional savings in specific energy costs.

С одной стороны, общий углерод в сухой массе угля состоит из твердого углерода и углерода летучих, а с другой стороны, твердый углерод и летучие составляют основу сухой массы угля. Тем самым рекомендуемые пределы содержаний общего углерода и летучих в сухой массе угля тесно взаимосвязаны, и потому рассматривать их целесообразно совместно.On the one hand, the total carbon in the dry mass of coal consists of solid carbon and volatile carbon, and on the other hand, solid carbon and volatiles form the basis of the dry mass of coal. Thus, the recommended limits for the total carbon and volatiles in the dry mass of coal are closely interrelated, and therefore it is advisable to consider them together.

При уменьшении содержания общего углерода в сухой массе угля ниже около 52% и сопутствующем увеличении в этой массе содержания летучих выше около 27%, спекаемость угля при прокаливании и его термическая стойкость в условиях быстрого нагрева заметно снижаются. Повышение степени декриптации кусков дробленого угля на поверхности шлаковой ванны снижает проницаемость слоя углеродистого восстановителя. В результате взаимосвязанно снижаются скорость восстановления оксидного расплава, степень извлечения свинца в черновой металл и удельная производительность процесса. Кроме того, снижение интенсивности восстановительной стадии процесса ведет к возрастанию удельных затрат энергоносителей, обусловленных потребностью повышения жидкотекучести и соответственно температуры оксидного расплава, а также компенсации возрастающих потерь тепла на его восстановление и отстаивание.With a decrease in the total carbon content in the dry mass of coal below about 52% and a concomitant increase in this mass of volatiles above about 27%, the sintering ability of the coal upon calcination and its thermal stability under conditions of rapid heating noticeably decrease. An increase in the degree of decription of pieces of crushed coal on the surface of the slag bath reduces the permeability of the carbonaceous reducing agent layer. As a result, the rate of reduction of the oxide melt, the degree of extraction of lead into the crude metal, and the specific productivity of the process are interconnectedly reduced. In addition, a decrease in the intensity of the recovery stage of the process leads to an increase in the specific costs of energy carriers, due to the need to increase the fluidity and, accordingly, the temperature of the oxide melt, as well as compensate for the increasing heat loss due to its recovery and settling.

При увеличении содержания твердого углерода в сухой массе угля выше около 80% и сопутствующем уменьшении в этой массе содержания летучих ниже около 10% спекаемость угля при прокаливании и его термическая стойкость в условиях быстрого нагрева также заметно снижаются. Это определяется оптимальным характером спекаемости углей, обусловленной наличием в их составе битуминозных веществ - продуктов преобразования восков, смол и жировых веществ, содержавшихся в растениях-углеобразователях. Доля таких веществ падает как в углях с низкой степенью метаморфизма - лигнитах, так и в углях с высокой степенью метаморфизма - антрацитах. Зависимости спекаемости углей от содержания в их сухой массе общего углерода и летучих, выраженные в условных единицах, приведены на фиг.1 и 2. Из представленных данных видно, что рекомендуемые в патентуемом способе угли с содержанием в сухой массе общего углерода от около 49% до около 80% и летучих от около 11% до около 27% обладают наиболее высокой спекаемостью. Снижение спекаемости и термической стойкости угля, как описано выше, ведет к ухудшению показателей процесса в рамках решения поставленной задачи.With an increase in the solid carbon content in the dry mass of coal above about 80% and a concomitant decrease in this mass of volatiles below about 10%, the sintering ability of the coal during calcination and its thermal stability under conditions of rapid heating also noticeably decrease. This is determined by the optimal character of coal sintering due to the presence of bituminous substances in their composition - the products of the conversion of waxes, resins and fatty substances contained in coal-forming plants. The share of such substances decreases both in coals with a low degree of metamorphism - lignites, and in coals with a high degree of metamorphism - anthracites. The dependences of the sintering ability of coals on the content of total carbon and volatiles in their dry mass, expressed in arbitrary units, are shown in Figs. 1 and 2. It can be seen from the presented data that the coals recommended in the patented method with the total carbon content in the dry mass of from about 49% to about 80% and volatile from about 11% to about 27% have the highest sintering ability. The decrease in sintering ability and thermal stability of coal, as described above, leads to a deterioration in the performance of the process as part of the solution of the problem.

Способ осуществляется в агрегате, принципиальная схема которого отражена на фиг.3. Агрегат состоит из вертикальной реакционной шахты 1 прямоугольного сечения, в своде которой установлено горелочное устройство 2 для подачи шихты, кислорода, оборотных пылей и дробленого углеродистого восстановителя; вертикальной перегородки 3 с водоохлаждаемыми медными элементами, отделяющей реакционную шахту 1 от газоотводящей шахты 4 с сохранением газового просвета над шлаковой ванной для вывода реакционных газов; электропечи 5, примыкающей к плавильной камере и отделенной от нее вертикальной погруженной в шлаковую ванну перегородкой 6 с водоохлаждаемыми медными элементами; общей для реакционной шахты 1, электропечи 5 и газоотводящей шахты 4 подины 7; кессонированного пояса 8 и устройств для выпуска продуктов плавки 9.The method is carried out in the unit, the schematic diagram of which is reflected in figure 3. The unit consists of a vertical reaction shaft 1 of rectangular cross section, in the arch of which a burner 2 is installed for feeding the charge, oxygen, circulating dust and crushed carbon reducing agent; a vertical partition 3 with water-cooled copper elements separating the reaction shaft 1 from the gas outlet shaft 4 while maintaining a gas clearance above the slag bath to discharge reaction gases; an electric furnace 5 adjacent to the melting chamber and separated from it by a vertical partition 6 with water-cooled copper elements immersed in a slag bath; common to the reaction shaft 1, electric furnace 5 and gas exhaust shaft 4 hearth 7; coffered belt 8 and devices for the release of smelting products 9.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Используя данные химического анализа свинецсодержащих материалов, каковыми могут являться свинцовые концентраты, пыли, кеки и шламы гидрометаллургических производств, аккумуляторные пасты, обороты рафинирования чернового свинца и прочее, рассчитывают пропорции и смешивают эти материалы в таком соотношении, при котором массовое отношение суммы сульфидной, элементарной и пиритной серы к общему содержанию серы в шихте составляет 0,08-0,87. К полученной смеси влажных свинецсодержащих материалов добавляют флюсы (известняк, кварцевый песок и т.п.) и пылевидный углеродистый восстановитель. В качестве пылевидного углеродистого восстановителя могут использоваться различного типа угли (лигниты, каменный и древесный уголь), угольные концентраты, полученные из клинкера от вельцевания, отходы коксовых производств и пр. Для достижения оптимального совмещения зон выделения и поглощения тепла по реакциям превращения компонентов шихты на стадии обжига-плавки целесообразно вводить в нее пылевидные углеродистые материалы с энергией активации реакции газификации углерода в пределах 56-209 кДж/моль. Добавка пылевидного углеродистого восстановителя осуществляется из расчета 4-12 кг чистого углерода на 100 кг трехвалентного железа и 20-140 кг чистого углерода на 100 кг сульфатной серы в шихте.Using the data of chemical analysis of lead-containing materials, such as lead concentrates, dust, cakes and sludge from hydrometallurgical plants, battery pastes, blasting lead refining rates and others, they calculate the proportions and mix these materials in such a ratio that the mass ratio of the sum of sulfide, elemental and pyrite sulfur to the total sulfur content in the charge is 0.08-0.87. Fluxes (limestone, silica sand, etc.) and a dusty carbonaceous reducing agent are added to the resulting mixture of wet lead-containing materials. Various types of coals (lignites, bituminous and charcoal), coal concentrates obtained from clinker from Wielding, coke production wastes, etc. can be used as a pulverized carbonaceous reducing agent. In order to achieve optimal combination of heat liberation and absorption zones according to the reactions of the conversion of charge components at the stage It is advisable to introduce pulverized carbonaceous materials with an activation energy of the carbon gasification reaction in the range of 56–209 kJ / mol into the smelting firing. The addition of a pulverized carbonaceous reducing agent is carried out at the rate of 4-12 kg of pure carbon per 100 kg of ferric iron and 20-140 kg of pure carbon per 100 kg of sulfate sulfur in the charge.

Полученная шихта при содержании в ней свободной влаги 8-16% подвергается гомогенизации путем тщательного перемешивания материалов. Это позволяет сформировать однородную микроструктуру шихты с большой долей «комплексных» микроконгломератов разнородных частиц, включающих сульфатные, оксидные, сульфидные и углеродные компоненты. При содержании свободной влаги в шихте менее 8% следует вначале увлажнить шихту до этого минимального уровня, а затем уже проводить ее гомогенизацию. При содержании свободной влаги в шихте более 16% целесообразно вначале провести ее гомогенизацию, а затем удалить избыток свободной влаги (например, фильтрацией материала) во избежание излишнего расхода топлива на сушку шихты.The resulting mixture with a free moisture content of 8-16% is subjected to homogenization by thoroughly mixing the materials. This allows you to form a homogeneous microstructure of the mixture with a large proportion of "complex" microconglomerates of heterogeneous particles, including sulfate, oxide, sulfide and carbon components. If the free moisture content in the charge is less than 8%, first moisten the charge to this minimum level, and then homogenize it. When the content of free moisture in the mixture is more than 16%, it is advisable to first homogenize it, and then remove the excess of free moisture (for example, by filtering the material) in order to avoid excessive fuel consumption for drying the mixture.

Влажная гомогенизированная шихта подается на стадию сушки, где сушится до остаточного содержания влаги менее 1%.Wet homogenized mixture is fed to the drying stage, where it is dried to a residual moisture content of less than 1%.

Полученная сухая шихта, содержащая крупные фракции слипшихся частиц, подвергается измельчению, а измельченный пылевидный материал - классификации. Крупная фракция сухой пылевидной шихты с преобладающими размерами частиц более 0,10 мм возвращается на измельчение, дисперсная фракция с преобладающими размерами частиц менее 0,01 мм - на стадию приготовления влажной шихты, а фракция, не менее 90% массы которой составляют частицы с размерами 0,01-0,10 мм, - на стадию обжига-плавки. Это обеспечивает сохранение в сухой пылевидной шихте, подаваемой на стадию обжига-плавки, значительной доли термически устойчивых «комплексных» микроконгломератов, сформированных на стадиях приготовления и сушки влажной шихты.The resulting dry mixture containing large fractions of adhering particles is subjected to grinding, and the pulverized pulverized material is classified. A large fraction of a dry pulverulent mixture with a predominant particle size of more than 0.10 mm is returned to grinding, a dispersed fraction with a predominant particle size of less than 0.01 mm is returned to the stage of preparation of a wet mixture, and a fraction of at least 90% of the mass is made up of particles with a size of 0 , 01-0.10 mm, - at the stage of firing-smelting. This ensures that in a dry pulverized mixture fed to the stage of firing-smelting, a significant proportion of thermally stable "complex" microconglomerates formed at the stages of preparation and drying of the wet mixture.

При недостатке теплотворной способности сухой шихты в нее вводится необходимое количество пылевидного углеродистого топлива. В качестве такового может использоваться тот же самый пылевидный углеродистый материал, который вводился во влажную шихту в качестве восстановителя высших оксидов железа и сульфатов на стадии ее приготовления, либо иной пылевидный углеродистый материал, имеющий высокую теплоту сгорания.With a lack of calorific value of the dry charge, the required amount of pulverized carbonaceous fuel is introduced into it. As such, the same pulverized carbonaceous material can be used, which was introduced into the wet mixture as a reducing agent of higher iron oxides and sulfates at the stage of its preparation, or another pulverized carbonaceous material having a high calorific value.

Перед подачей на стадию обжига-плавки в шихту добавляются оборотные пыли процесса и дробленый до крупности 2-50 мм, предпочтительно 5-20 мм, углеродистый восстановитель. В качестве дробленого углеродистого восстановителя могут использоваться различные углеродистые материалы - каменноугольный или нефтяной кокс, клинкер от вельцевания, древесный уголь и пр. Однако по патентуемому способу предпочтительнее использовать в качестве дробленого углеродистого восстановителя уголь, в сухой массе которого содержится от около 49% до около 80% общего углерода и от около 11% до около 27% летучих. Угли такого качества обладают достаточно высокой спекаемостью и термической стойкостью, позволяющей формировать стабильную пористую структуру слоя дробленого углеродистого восстановителя с развитой реакционной поверхностью и высокой проницаемостью для восстанавливаемого оксидного расплава. Благодаря наличию активной углеводородной составляющей и пониженной энергии активации реакции газификации углерода, такие угли являются более активным углеродистым восстановителем, чем углеродистые материалы, прошедшие термическую обработку (коксы).Before feeding to the firing-smelting stage, recycled process dusts and a carbonaceous reducing agent crushed to a particle size of 2-50 mm, preferably 5-20 mm, are added to the charge. As a crushed carbonaceous reducing agent, various carbonaceous materials can be used - coal or petroleum coke, Weltz clinker, charcoal, etc. However, according to the patented method, it is preferable to use coal as a crushed carbonaceous reducing agent in a dry mass of from about 49% to about 80 % of total carbon and from about 11% to about 27% volatile. Coals of this quality have a sufficiently high sintering ability and thermal resistance, which allows forming a stable porous structure of the crushed carbon reducing agent layer with a developed reaction surface and high permeability for the reduced oxide melt. Due to the presence of an active hydrocarbon component and reduced activation energy of the carbon gasification reaction, such coals are a more active carbon reducing agent than carbon materials that have undergone heat treatment (cokes).

Сухую пылевидную шихту вместе с пылевидным углеродистым топливом (при необходимости), оборотными пылями и дробленым углеродистым восстановителем подают через вертикальное горелочное устройство 2 в реакционную шахту 1 на обжиг-плавку во взвешенном состоянии в атмосфере кислородсодержащего газа.A dry pulverulent charge, together with pulverized carbonaceous fuel (if necessary), circulating dusts and crushed carbonaceous reducing agent, is fed through a vertical burner 2 to the reaction shaft 1 for suspended roasting in an atmosphere of oxygen-containing gas.

Расход кислорода задают из расчета полной степени десульфуризации и окисления сульфидов свинца, цинка и железа до оксидов и углеродистого топлива до диоксида углерода и паров воды за вычетом расходования сульфатов металлов и высших оксидов железа на реакции взаимодействия с сульфидной, элементарной и пиритной серой и углеродом пылевидного углеродистого восстановителя в соответствии со стехиометрией суммарных реакций:Oxygen consumption is set based on the total degree of desulfurization and oxidation of lead, zinc and iron sulfides to oxides and carbon fuel to carbon dioxide and water vapor minus the consumption of metal sulfates and higher iron oxides in the reaction with sulfide, elemental and pyrite sulfur and carbon dust reducing agent in accordance with the stoichiometry of the total reactions:

Иными словами, расход кислорода снижается на величину, определяемую количеством кислорода, «связанного» в сульфаты и высшие оксиды железа. Кроме того, не вводится кислород на окисление чистого углерода углеродистого восстановителя.In other words, oxygen consumption decreases by an amount determined by the amount of oxygen “bound” to sulfates and higher iron oxides. In addition, oxygen is not introduced to oxidize the pure carbon of the carbonaceous reducing agent.

Под воздействием высоких температур в реакционной шахте пылевидная шихта воспламеняется, быстро нагревается до температур 1250-1350°С за счет окисления кислородом газовой фазы части сульфидов и пылевидного углеродистого материала. При этом в объемах «комплексных» микроконгломератов частиц в области температур 350-700°С протекают интенсивные взаимодействия сульфатов и оксидов металлов (включая высшие оксиды железа) с сульфидами и углеродом. В результате образуется диспергированный оксидный расплав с пониженным содержанием высших оксидов железа, обладающий высокой жидкотекучестью, и смесь пылей с сернистыми реакционными газами.Under the influence of high temperatures in the reaction shaft, the dusty mixture ignites, quickly heats up to temperatures of 1250-1350 ° C due to the oxidation by the oxygen of the gas phase of a part of sulfides and dusty carbonaceous material. At the same time, intense interactions of sulfates and metal oxides (including higher iron oxides) with sulfides and carbon occur in volumes of “complex” microconglomerates of particles in the temperature range 350–700 ° С. The result is a dispersed oxide melt with a lower content of higher iron oxides, which has high fluidity, and a mixture of dusts with sulfurous reaction gases.

Подаваемый вместе с шихтой дробленый углеродистый восстановитель, благодаря крупным размерам его кусков (преимущественно 5-20 мм), а также быстрому снижению концентрации кислорода в газовой фазе по высоте реакционной шахты 1 (над зеркалом шлаковой ванны концентрация кислорода составляет около 1-2%), не успевает сгорать в реакционной шахте 1 и образует на поверхности шлакового расплава под горелочным устройством 2 пористый непрерывно пополняемый восстановительный слой из сильно разогретых кусков углеродистого материала. Полученный при обжиге-плавке шихты диспергированный оксидный расплав фильтруется через этот слой дробленого углеродистого восстановителя. При этом оксиды свинца восстанавливаются до металла, высшие оксиды железа - до вюстита, а оксиды цинка не успевают восстанавливаться в заметной степени и вместе с вюститом и флюсующими компонентами формируют обедненный по свинцу цинковистый шлак. Оксиды меди, аналогично оксидам свинца, восстанавливаются в слое углеродистого восстановителя до металла и переходят в черновой свинец, а сульфиды цветных металлов, присутствующие в диспергированном расплаве обжига-плавки, либо распределяются между металлической и шлаковой фазами (при степени десульфуризации шихты более 90-94%), либо формируют дисперсную штейновую фазу. Газообразные продукты восстановительных реакций (СО, CO₂ и пары цинка) выходят из слоя дробленого восстановителя и смешиваются с газами и пылями обжига-плавки.The crushed carbonaceous reducing agent supplied with the charge, due to the large size of its pieces (mainly 5-20 mm), as well as the rapid decrease in the concentration of oxygen in the gas phase along the height of the reaction shaft 1 (above the mirror of the slag bath, the oxygen concentration is about 1-2%), does not have time to burn in the reaction shaft 1 and forms on the surface of the slag melt under the burner 2 a porous continuously replenished recovery layer of highly heated pieces of carbon material. The dispersed oxide melt obtained by firing and smelting the mixture is filtered through this layer of crushed carbonaceous reducing agent. In this case, lead oxides are reduced to metal, higher iron oxides - to wustite, and zinc oxides do not have time to recover to a significant degree and together with wustite and fluxing components form lead-depleted zinc slag. Copper oxides, similarly to lead oxides, are reduced in a layer of a carbon reducing agent to a metal and converted to crude lead, while non-ferrous metal sulfides present in a dispersed fusion-smelting melt are either distributed between the metal and slag phases (with a degree of desulfurization of the charge of more than 90-94% ), or form a dispersed matte phase. The gaseous products of the reduction reactions (CO, CO ₂ and zinc vapors) come out of the crushed reducing agent layer and mix with the gases and dusts of the smelting-firing.

Обедненный по свинцу цинковистый шлак с дисперсной взвесью металлического свинца (и штейна, если таковой образуется) перетекает в смежную с реакционной шахтой 1 электропечь 5 под разделяющей их перегородкой 6 из водоохлаждаемых медных элементов, заглубленной в шлаковую ванну. В электропечи 5 дисперсная взвесь металла (и штейна) отстаивается с формированием фаз продуктов плавки: чернового свинца, обедненного по свинцу цинковистого шлака и полиметаллического штейна, если таковой образуется. Как правило, штейновая фаза формируется тогда, когда перерабатываемые свинецсодержащие материалы содержат повышенное количество меди. Это позволяет осуществлять грубое обезмеживание чернового свинца с выделением избытка меди из перерабатываемых свинецсодержащих материалов в полиметаллический штейн непосредственно в агрегате. После отстаивания цинковистый шлак, черновой свинец (и штейн) выпускают из электропечи через устройства для выпуска продуктов плавки 9 и направляют на дальнейшую переработку известными способами для получения товарной продукции (на фиг.3 не показаны). Черновой свинец рафинируют, цинковистый шлак подвергают фьюмингованию или вельцеванию с извлечением цинка в окисленные цинковые возгоны, полиметаллический штейн конвертируют на черновую медь.Lead depleted of zinc zinc slag with a dispersed suspension of metallic lead (and matte, if one is formed) flows into an electric furnace 5 adjacent to the reaction shaft 1 under a partition 6 separating them from water-cooled copper elements buried in a slag bath. In an electric furnace 5, a dispersed suspension of metal (and matte) settles with the formation of phases of melting products: rough lead, zinc-slag depleted in lead, and polymetallic matte, if any. As a rule, the matte phase is formed when the processed lead-containing materials contain an increased amount of copper. This makes it possible to carry out crude decontamination of crude lead with the release of excess copper from the processed lead-containing materials into polymetallic matte directly in the unit. After settling, zinc slag, rough lead (and matte) are discharged from the electric furnace through devices for the release of smelting products 9 and sent for further processing by known methods to obtain marketable products (not shown in Fig. 3). Lead is refined, zinc slag is fumigated or welded with zinc extracted into oxidized zinc sublimates, polymetallic matte is converted to blister copper.

Образующаяся смесь реакционных газов и пылей обжига-плавки поступает под перегородкой 3 в смежную с реакционной шахтой 1 газоотводящую шахту 4. В газоотводящей шахте 4 реакционные газы дожигаются до полного окисления монооксида углерода и паров цинка и охлаждаются за счет теплообмена с поверхностями встроенных в шахту водоохлаждаемых элементов. Охлажденная до 800-1000°С смесь реакционных газов и пылей поступает в котел-утилизатор, где охлаждается до 400-500°С, а затем - в электрофильтр (на фиг.3 не показаны), где пыли отделяются от сернистых реакционных газов и возвращаются на обжиг-плавку вместе с шихтой. Сернистые газы направляются на утилизацию серы с получением товарной продукции (серной кислоты, элементарной серы, серного ангидрида или солей).The resulting mixture of reaction gases and firing dusts enters under the baffle 3 into the exhaust gas shaft 4 adjacent to the reaction shaft 1. In the gas discharge shaft 4, the reaction gases are burned to the complete oxidation of carbon monoxide and zinc vapor and are cooled by heat exchange with the surfaces of the water-cooled elements built into the shaft. . Cooled to 800-1000 ° C, the mixture of reaction gases and dust enters the recovery boiler, where it is cooled to 400-500 ° C, and then to the electrostatic precipitator (not shown in Fig. 3), where the dust is separated from the sulfur reaction gases and returned for firing-melting with the charge. Sulfur gases are sent to utilize sulfur to produce marketable products (sulfuric acid, elemental sulfur, sulfuric anhydride or salts).

Для лучшего понимания настоящего изобретения приводятся примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ.For a better understanding of the present invention, examples are provided illustrating the proposed method.

Пример 1 (по прототипу). На полупромышленной установке согласно известному способу перерабатывали шихту, приготовленную из сульфидных свинцовых концентратов, свинцовых пылей, свинецсодержащих кеков цинкового производства, аккумуляторной пасты, кварцевого и известкового флюсов, массовое отношение суммы сульфидной, элементарной и пиритной серы к общему содержанию серы в которой составляло 0,6. В качестве восстановителя сульфатов и высших оксидов железа в шихту вводили пылевидный бурый уголь с энергией активации реакции газификации углерода 135,2 кДж/моль из расчета 10 кг чистого углерода на 100 кг трехвалентного железа и 80 кг чистого углерода на 100 кг сульфатной серы. Приготовленную шихту, имеющую состав, %: 28,27 свинца; 8,29 цинка; 0,97 меди; 13,02 общего железа (в том числе трехвалентного железа - 10,03); 8,01 общей серы (в том числе сульфатной - 3,09); 12,01 диоксида кремния; 6,01 оксида кальция и содержание свободной влаги 10,7%, сушили до остаточного содержания влаги 0,8% и загружали через горелочное устройство на обжиг-плавку во взвешенном состоянии в атмосфере технического кислорода (96%). Для компенсации низкой теплотворной способности к шихте в качестве топлива добавляли необходимое количество пылевидного угля, использованного при приготовлении влажной шихты и имеющего состав: 43,76% твердого углерода, 38,46% летучих и 17,78% золы, содержащей, %: 6,4 железа, 52,1 диоксида кремния, 5,2 оксида кальция. Вместе с шихтой в горелочное устройство загружали оборотные пыли обжига-плавки и дробленый углеродистый восстановитель, в качестве которого использовали коксовую мелочь крупностью 5-20 мм, состава, %: 86,64 твердого углерода, 4,31% летучих и 9,05% золы, содержащей, %: 12,6 железа, 57,1 диоксида кремния, 10,3 оксида кальция.Example 1 (prototype). In a semi-industrial installation according to the known method, a mixture prepared from sulfide lead concentrates, lead dust, lead-containing zinc cake, battery paste, quartz and lime fluxes, the mass ratio of the amount of sulfide, elemental and pyrite sulfur to the total sulfur content of which was 0.6, was processed . As a reducing agent for sulfates and higher iron oxides, pulverized brown coal was introduced into the charge with an activation energy of the carbon gasification reaction of 135.2 kJ / mol at the rate of 10 kg of pure carbon per 100 kg of ferric iron and 80 kg of pure carbon per 100 kg of sulfate sulfur. The prepared mixture having the composition,%: 28.27 lead; 8.29 zinc; 0.97 copper; 13.02 total iron (including ferric iron - 10.03); 8.01 total sulfur (including sulfate - 3.09); 12.01 silicon dioxide; 6.01 of calcium oxide and a free moisture content of 10.7%, dried to a residual moisture content of 0.8% and loaded through a burner to the roasting smelting in suspension in an atmosphere of industrial oxygen (96%). To compensate for the low calorific value, the required amount of pulverized coal used in the preparation of the wet mixture and having the composition: 43.76% solid carbon, 38.46% volatile and 17.78% ash containing,%: 6 was added to the charge as fuel. 4 iron, 52.1 silicon dioxide, 5.2 calcium oxide. Together with the charge, circulating smelting dust and crushed carbonaceous reducing agent were loaded into the burner, as coke breeze with a particle size of 5-20 mm, composition,%: 86.64 solid carbon, 4.31% volatile and 9.05% ash containing,%: 12.6 iron, 57.1 silicon dioxide, 10.3 calcium oxide.

В шихто-кислородном факеле горелочного устройства свинецсодержащие материалы и флюсы переходили в диспергированный оксидный расплав, а коксовая мелочь, не успевая сгорать, падала на поверхность шлаковой ванны, формируя на ней разогретый слой углеродистого восстановителя. Диспергированный оксидный расплав обжига-плавки шихты во взвешенном состоянии, просачиваясь через этот слой, восстанавливался. При этом оксиды свинца восстанавливались до металла, высшие оксиды железа - до вюстита, а цинк оставался в оксидном расплаве (шлаке). В результате получали черновой свинец, цинковистый шлак и запыленные газы реакционной шахты, которые охлаждали и очищали от пыли, непрерывно возвращаемой на плавку вместе с шихтой.In the charge-oxygen torch of the burner, lead-containing materials and fluxes passed into a dispersed oxide melt, and coke breeze, not having time to burn, fell on the surface of the slag bath, forming a heated layer of a carbon reducing agent on it. The dispersed oxide melt of the firing-melting mixture in suspension, seeping through this layer, was restored. In this case, lead oxides were reduced to metal, higher iron oxides - to wustite, and zinc remained in the oxide melt (slag). As a result, crude lead, zinc slag, and dusty gases from the reaction shaft were obtained, which were cooled and cleaned of dust that was continuously returned to smelting together with the charge.

Режим плавки контролировался по степени десульфуризации шихты и температуре оксидного расплава в нижней точке факела. С этой целью осуществляли отбор проб факельного расплава над слоем углеродистого восстановителя и анализировали на содержание серы. Одновременно в этой же точке измеряли температуру, которая регулировалась путем изменения расхода шихты, пылевидного угля и кислорода.The melting mode was controlled by the degree of desulfurization of the charge and the temperature of the oxide melt at the bottom of the plume. For this purpose, sampling of the flare melt over a layer of carbon reducing agent was carried out and analyzed for sulfur content. At the same time, the temperature was measured at the same point, which was controlled by changing the flow rate of the charge, pulverized coal, and oxygen.

Всего в опыте было переработано 28 т сухой шихты. Полученные в результате усредненные показатели эффективности процесса в рамках решаемой задачи патентуемого способа приведены в таблице 1, опыт 1.In total, 28 tons of dry charge were processed in the experiment. The resulting average performance indicators of the process in the framework of the solved problem of the patented method are shown in table 1, experiment 1.

Пример 2. Согласно заявляемому способу опыт осуществляется как в Примере 1, но отличается тем, что высушенную до остаточного содержания 0,8% шихту подвергают измельчению в различных режимах и классификации, при которой выделяют три фракции. Крупную фракцию шихты отправляют на повторное измельчение, мелкую - на приготовление влажной шихты, а среднюю - на обжиг-плавку. В зависимости от условий измельчения и классификации изменяются верхний и нижний пределы диапазона размеров частиц, массовая доля которых составляет 90% сухой шихты, подаваемой на стадию обжига-плавки. Результаты плавок приведены в таблице 1, опыты 2-6.Example 2. According to the claimed method, the experiment is carried out as in Example 1, but differs in that the mixture dried to a residual content of 0.8% is subjected to grinding in various modes and classification, in which three fractions are isolated. A large fraction of the charge is sent for re-grinding, a small fraction for the preparation of a wet mixture, and the middle for firing. Depending on the grinding conditions and classification, the upper and lower limits of the particle size range are changed, the mass fraction of which is 90% of the dry charge fed to the firing-smelting stage. The results of swimming trunks are shown in table 1, experiments 2-6.

Пример 3. Способ осуществляется как в Примере 2, но отличается тем, что на обжиг-плавку подается выделенная фракция сухой шихты с преобладающим диапазоном размеров частиц от 0,01 до 0,1 мм, а массовая доля этой фракции в шихте изменяется в зависимости от условий ее измельчения и классификации. Полученные результаты приведены в таблице 1, опыты 7-8.Example 3. The method is carried out as in Example 2, but differs in that the selected dry charge fraction with a predominant particle size range from 0.01 to 0.1 mm is fed to the firing melting, and the mass fraction of this fraction in the charge varies depending on conditions for its grinding and classification. The results are shown in table 1, experiments 7-8.

Как видно из таблицы (опыты 1-8), задачи патентуемого способа, а именно: увеличение извлечения свинца в черновой металл (колонка 7), повышение удельной производительности процесса (колонка 8) и снижение удельных затрат энергоносителей (колонки 9-12), одновременно достигаются при введении операций измельчения и классификации сухой шихты, в результате которой на обжиг-плавку подают выделенную фракцию шихты, не менее 90% массы которой составляют частицы с размерами 0,01-0,10 мм. При оптимальном фракционном составе сухой шихты наблюдается (сравните опыты 1, 3-5 и 7):As can be seen from the table (experiments 1-8), the objectives of the patented method, namely: increasing the extraction of lead into the crude metal (column 7), increasing the specific productivity of the process (column 8) and reducing the specific energy costs (columns 9-12), simultaneously are achieved with the introduction of grinding and classification of a dry mixture, as a result of which a selected fraction of the mixture is fed to the firing melting, at least 90% of the mass of which is made up of particles with sizes of 0.01-0.10 mm. With the optimal fractional composition of the dry mixture is observed (compare experiments 1, 3-5 and 7):

- повышение извлечения свинца в черновой металл на 2,5-2,7%;- increase in the extraction of lead in crude metal by 2.5-2.7%;

- увеличение удельной производительности по шихте на 5,3-6,1%;- an increase in the specific productivity of the charge by 5.3-6.1%;

- снижение удельных затрат энергоносителей на плавку на 13,4-14,8%.- reduction of specific energy costs for smelting by 13.4-14.8%.

Пример 4. Способ осуществляется как в Примере 2, при условиях измельчения и классификации сухой шихты, в которых 90% массы подаваемой на обжиг-плавку шихты составляют частицы с размерами 0,01-0,10 мм (опыт 3), но отличается тем, что содержание свободной влаги в шихте на стадии ее приготовления различается (2, 8, 16 и 20%), а сушку ее проводят до одной и той же остаточной влажности 0,8%. Как следует из полученных результатов, приведенных в таблице 2, опыты 9-12, оптимальные показатели процесса достигаются при 8-16% свободной влаги в шихте на стадии ее приготовления благодаря выделению оптимального фракционного состава сухой шихты. Дополнительный эффект, обусловленный формированием более устойчивой микроструктуры шихты при рекомендуемом увеличении минимально допустимого содержания свободной влаги в шихте от 2 до 8%, составляет (сравните опыты 9 и 10):Example 4. The method is carried out as in Example 2, under the conditions of grinding and classification of a dry mixture, in which 90% of the mass supplied to the firing-melting mixture is made up of particles with sizes of 0.01-0.10 mm (experiment 3), but differs in that that the free moisture content in the charge at the stage of its preparation is different (2, 8, 16 and 20%), and it is dried to the same residual moisture content of 0.8%. As follows from the results shown in table 2, experiments 9-12, the optimal process indicators are achieved with 8-16% free moisture in the mixture at the stage of its preparation due to the allocation of the optimal fractional composition of the dry mixture. An additional effect due to the formation of a more stable microstructure of the mixture with a recommended increase in the minimum permissible free moisture content in the mixture from 2 to 8% is (compare experiments 9 and 10):

- повышение извлечения свинца в черновой металл на 2,0%;- increase the recovery of lead in crude metal by 2.0%;

- увеличение удельной производительности по шихте на 0,3%;- an increase in the specific productivity of the charge by 0.3%;

- снижение удельных затрат энергоносителей на плавку на 1,6%.- reduction of specific energy costs for smelting by 1.6%.

Пример 5. Способ осуществляется как в Примере 2, опыт 3, но отличается тем, что в качестве дробленого углеродистого восстановителя вместо коксовой мелочи с крупностью кусков 5-20 мм используют уголь различного качества с той же крупностью. Полученные результаты приведены в таблице 3, опыты 13-17. Согласно полученным данным использование углей в качестве дробленого восстановителя позволяет повысить эффективность процесса (сравните с опытом 3), а максимальный дополнительный эффект наблюдается в рекомендуемом диапазоне содержаний в сухой массе угля от около 49% до около 80% общего углерода и от около 11% до около 27% летучих. Максимальный дополнительный эффект от использования угля в качестве дробленого углеродистого восстановителя наблюдается в опыте 15 и составляет:Example 5. The method is carried out as in Example 2, experiment 3, but differs in that coal of different quality with the same size is used as a crushed carbon reducing agent instead of coke breeze with a particle size of 5-20 mm. The results are shown in table 3, experiments 13-17. According to the data obtained, the use of coal as a crushed reducing agent can increase the efficiency of the process (compare with experiment 3), and the maximum additional effect is observed in the recommended range of contents in the dry weight of coal from about 49% to about 80% of the total carbon and from about 11% to about 27% volatile. The maximum additional effect of the use of coal as a crushed carbonaceous reducing agent is observed in experiment 15 and is:

- повышение извлечения свинца в черновой металл на 2,3%;- increase in the recovery of lead in crude metal by 2.3%;

- снижение удельных затрат энергоносителей на плавку на 5,5%.- reduction of specific energy costs for smelting by 5.5%.

Масса сухой шихты, переработанная в каждом из опытов 2-18, составляет от 22 до 24 т.The mass of dry mixture processed in each of experiments 2-18, is from 22 to 24 tons

Таким образом, приведенными примерами показано, что патентуемый способ позволяет решить поставленную задачу.Thus, the above examples show that the patented method allows to solve the problem.

Claims

1. Способ переработки свинецсодержащих материалов, включающий приготовление шихты путем тщательного перемешивания влажных сульфидных и окисленных свинецсодержащих материалов с флюсами и пылевидным углеродистым материалом, при котором массовое отношение суммы сульфидной, элементарной и пиритной серы к общему содержанию серы в шихте составляет 0,08-0,87, а пылевидный углеродистый материал с энергией активации реакции газификации углерода в пределах 56-209 кДж/моль вводится в качестве восстановителя из расчета 4-12 кг чистого углерода на 100 кг трехвалентного железа и 20-140 кг чистого углерода на 100 кг сульфатной серы в шихте, сушку полученной влажной шихты до остаточной влажности менее 1%, обжиг-плавку сухой шихты во взвешенном состоянии в атмосфере кислорода с получением диспергированного оксидного расплава и смеси пылей с газами обжига-плавки, восстановление диспергированного оксидного расплава при его фильтрации через слой разогретых частиц дробленого углеродистого восстановителя крупностью 2-50 мм с получением металлического свинца, цинксодержащего оксидного расплава и газов, смешивающихся с пылями и газами обжига-плавки сухой шихты, разделение полученной смеси пылей и реакционных газов с возвратом пылей на обжиг-плавку сухой шихты, отличающийся тем, что сухую шихту подвергают измельчению и классификации, а на стадию обжига-плавки подают выделенную фракцию сухой шихты, не менее 90% массы которой составляют частицы с размерами 0,01-0,10 мм.1. A method of processing lead-containing materials, including the preparation of a mixture by thoroughly mixing moist sulfide and oxidized lead-containing materials with fluxes and pulverized carbonaceous material, in which the mass ratio of the sum of sulfide, elemental and pyrite sulfur to the total sulfur content in the charge is 0.08-0, 87, and a pulverized carbonaceous material with an activation energy of the carbon gasification reaction in the range of 56-209 kJ / mol is introduced as a reducing agent at the rate of 4-12 kg of pure carbon per 100 kg ferrous iron and 20-140 kg of pure carbon per 100 kg of sulfate sulfur in the charge, drying the resulting wet mixture to a residual moisture content of less than 1%, firing and melting the dry charge in suspension in an oxygen atmosphere to obtain a dispersed oxide melt and a mixture of dusts with firing gases -melting, reduction of a dispersed oxide melt during its filtration through a layer of heated particles of crushed carbon reducing agent with a particle size of 2-50 mm to produce metallic lead, zinc-containing oxide melt and gas s, miscible with dusts and gases of firing-melting of a dry charge, separation of the resulting mixture of dusts and reaction gases with the return of dusts to firing-melting of a dry charge, characterized in that the dry charge is subjected to grinding and classification, and a separated fraction is fed to the firing step dry mixture, at least 90% of the mass of which are particles with dimensions of 0.01-0.10 mm

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание свободной влаги в шихте на стадии ее приготовления составляет 8-16%.2. The method according to claim 1, characterized in that the free moisture content in the charge at the stage of its preparation is 8-16%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве дробленого углеродистого восстановителя используют уголь с содержанием в сухой массе общего углерода от около 49 до около 80% и летучих от около 11 до около 27%. 3. The method according to claim 1, characterized in that coal is used as a crushed carbon reducing agent with a total carbon content of about 49 to about 80% and a volatility of about 11 to about 27% in a dry mass.