CS203342B1

CS203342B1 - Method of roasting raw materials for non-ferrous metallurgy in cyclone furnace with upper outlet and device for making the method

Info

Publication number: CS203342B1
Application number: CS321778A
Authority: CS
Inventors: Vladislav Holy
Original assignee: Vladislav Holy
Priority date: 1978-05-18
Filing date: 1978-05-18
Publication date: 1981-02-27
Also published as: DE2906584A1; JPS54150301A; BE876310A

Abstract

The raw material (a) is fed into a cyclone furnace provided with a tangential inlet for fuel and air which create turbulence driving molten material and the prods. of combustion up a duct into a distribution chamber (b). The cyclone furnace pref. has a closed base. Chamber (b) pref. functions as a decantation furnace, or is connected to a decantation furnace for removing molten metal obtd. from materials (a) which are e.g. ores, slags, concentrates, ash and/or other intermediate prods. from which molten metal is to be recovered. Used e.g. in treating tin concentrates to obtain an increased yield of tin; or in treating Cu-Sb concentrates, where the yield of Sb in the oxide dust was 43.2%, leaving 4.4% Sb in the slag when a conventional process was used. The invention resulted in 47.4% Sb recovered in the oxide dust and only 0.9% Sb in the slag.

Description

Vynález se týká způsobu žárového zpracování různých surovin barevné metalurgie, a to kupříkladu koncentrátu, rud, strusek, popelů a různých meziproduktů na zařízení pro cyklónové tavení; které je opatřeno cyklónovým reaktorem s horním odvodem společným pro spaliny i taveninu a . . zároveň zařízení k provádění tohoto způsobu.The invention relates to a process for the heat treatment of various raw materials of color metallurgy, for example concentrate, ores, slags, ashes and various intermediates, into a cyclone melting plant; which is fitted with a top - flow cyclone reactor common to both the flue gas and the melt; and. . at the same time, an apparatus for carrying out this method.

Známá - technologie cyklónového tavení, používaná v barevné metalurgii k získávání neželezných- kovů, spočívá v - tom, že vsázka se taví v cyklónovém reaktoru,. přičemž vzniká kamínek a struska. Netěkavé kovy, ku příkladu měď, nikl, zlato, stříbro a podobně přecházejí . do kamínku -a těkavé kovy, ku příkladu zinek, olovo, cín, antimon, kadmium, germánium - a podobně do kysličníkových - prachů. Tavenina, to - je kamínek a struska, stéká do usazovací pece, kde dochází - k - oddělení kamínku od strusky, zatímco kysličníkové prachy jsou odváděny společně se spalinami k chladicímu a filtračnímu zařízení, ve kterém se od spalin -oddělují. Přitom převedení netěkavých kovů do kamínku - a těkavých- kovů do kysličníkových prachů s maximální dosažitelnou výtěžností a co nejnižší obsah těchto kovů v odvalové strusce jakož i jakost získaných produktů jsou ovlivněny řadou činitelů. Na stupeň odehnání těkavých kovů má výrazný vliv do2 , .The known cyclone melting technology used in color metallurgy to obtain non-ferrous metals is that the charge is melted in a cyclone reactor. with the formation of grit and slag. Non-volatile metals, such as copper, nickel, gold, silver and the like, are passed. in the grit - and volatile metals, such as zinc, lead, tin, antimony, cadmium, germanium - and the like in the oxide - dust. The melt, i.e. the grit and the slag, flows into the settling furnace where the grit is separated from the slag, while the oxide dust is discharged together with the flue gases to a cooling and filtering device in which they are separated from the flue gases. The conversion of non-volatile metals into calcite - and volatile - metals into oxide dusts with the maximum achievable yield and the lowest content of these metals in the waste slag as well as the quality of the products obtained are influenced by a number of factors. The degree of removal of volatile metals is significantly influenced by do2,.

ba pobytu a - intenzita pohybu taveniny v - cyklčnovém reaktoru, na kvalitu kysličníkových prachů má mimo stupně odkouření těkavých kovů vliv - 1 velikost mechanického úletu. Tato technologie cyklónového tavení se provozuje na cyklónových reaktorech s horním nebo dolním odvodem spalin. U reaktoru s dolním Odvodem se odvádějí spaliny i taveniná otvorem ve dně, u reaktorů s horním odvodem spalin se odvádějí spaliny hrdlem ve- víku reaktoru, zatímco- tavenina, vytéká otvorem v jeho dně. U obou - provedení je doba pobytu - a délka dráhy taveniny v podstatě stejná, poměrně krátká. Provozuje-li se známý způsob na cyklónovém reaktoru s horním odvodem spalin, je nutno zajistit bezporuchový výtok taveniny otvorem- v jeho dně a proto se tento otvor vyhřívá částí spalin, která je odváděna společně se struskou. Tato část spalin se obtokem připojuje ke spalinám, odváděným hrdlem ve víku - reaktoru. Při -změně směru spalin ode dna cyklónovéhp reaktoru k - výstupnímu hrdlu - ve víku dochází k odlučování částeček, které, tvoří mechanický úlet a které obohacují část spalin odváděnou společně, s taveninou - výtokovým otvorem ve - dně reaktoru, přicházejí - se spalinami až do filtrů a zhoršují jakost kysličníkových prachů. Provozuje-li se známá technologie na zařízení s cyklónovým reaktorem s horním odvodem spalin a s dolním odvodem taveniny, dochází ke strhování taveniny, ' která stéká po vnějším · povrchu výstupního hrdla, · v množství cca · 10 ' až 20 °/p do · výstupního hrdla a stržená tavenina je odváděná spalinami do· chladiče spalin za cyklónovým reaktorem a je třeba ji odstraňovat a dále zpracovávat, což představuje značnou komplikaci. ..Taveninů, která stéká do usazovací pece, je nutno udržovat na dostatečné teplotě a proto usazovací pec musí být vyhřívána buď elektricky nebo hořákem, · ježto tepla spalin z reaktoru nelze k vyhřívané usazovací pece použít.and - the intensity of the melt movement in the - cycler reactor, the quality of oxide dust is influenced by the amount of mechanical drift in addition to the levels of volatile metal smoke. This cyclone melting technology is operated on top or bottom flue gas cyclones. In the case of the reactor with the bottom outlet, the flue gas and the melt are removed through the bottom hole, in the case of the reactors with the upper flue gas, the flue gas is removed through the throat of the reactor lid, while the melt flows through the hole in its bottom. In both embodiments, the residence time and the length of the melt path are substantially the same, relatively short. If the known process is operated on a cyclone reactor with an upper flue gas outlet, it is necessary to ensure a trouble-free melt discharge through the opening in the bottom thereof and therefore this opening is heated by the part of the flue gas which is discharged together with the slag. This part of the flue gas is bypass connected to the flue gas through the neck in the reactor lid. Changing the flue gas direction from the bottom of the cyclone reactor to the outlet port in the lid separates the particles that form a mechanical drift and which enrich the part of the flue gas taken together with the melt - outlet opening in the bottom of the reactor. filters and deteriorate the quality of oxide dust. When the known technology is operated on an apparatus with a cyclone reactor with an upper flue gas outlet and a lower melt gas outlet, the melt enters the outer surface of the outlet throat in an amount of about 10 ° to 20 ° / p into the outlet the throat and entrained melt are discharged by the flue gas to the flue gas cooler downstream of the cyclone reactor and need to be removed and further treated, which is a significant complication. The melt flowing into the settling furnace must be kept at a sufficient temperature and therefore the settling furnace must be heated either electrically or by a burner, since the heat of flue gas from the reactor cannot be used for the heated settling furnace.

Tyto nedostatky odstraňuje způsob zpracování surovin barevné metalurgie na cyklónové peci s horním odvodem spalin · a taveniny podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že tavenina ' se shromažďuje na dně cyklónového reaktoru a vírem cyklónového charakteru, vyvolaným, .vzduchem přiváděným tečně rychlostí nad 100 m . s^_1, se strhává směrem vzhůru do výstupu z pece a spalinami proudícími rychlostí nad 50 m . s^_1 je dále vyváděna a zaváděna do rozdělovači komory, ve které dochází k jejímu oddělení od spalin a odkouřených kovů.These drawbacks are overcome by the method of processing the color metallurgy raw materials in a cyclone furnace with an upper flue gas and melt outlet according to the invention, which consists in that the melt collects at the bottom of the cyclone reactor m. ^s1 , is entrained upwardly into the furnace outlet and the flue gas flowing at a velocity above 50 m. with ^_1 is further taken out and introduced into a separating chamber which leads to its separation from the flue gas and odkouřených metals.

Výhodou tohoto způsobu podle vynálezu je. .zvýšení účinnosti cyklónového tavení, ježto dochází ke zvýšenému přechodu těkavých kovů do prachů a ke snížení mechanického úletu, což má za následek zvýšení výtěžnosti · a zvýšení jakosti získávaných prachů. Výstupním hrdlem jsou totiž odváděny všechny spaliny, takže žádné částečky, . které se podílejí na mechanickém úletu, nejsou odnášeny částí spalin, odváděných při známé technologii výtokovým otvorem ve dně cyklónového reaktoru za účelem · jeho vyhřívání. Částečky, podílející . se na mechanickém Úletu, · se zachycují · při změně proudu spalin od dna reaktoru k výstupnímu hrdlu v tavenině na jeho dně a odlučují se z intenzívně rotujících spalin při průchodu výstupem na jeho stěny. Tavenina, strhávaná cyklónovým vírem ze dna reaktoru do výstupního hrdla ve formě nepravidelných a různě' · velkých plenek a kapek a která je intenzívně rotujícími spalinami ve výstupním hrdle odlučována na jeho · stěny, má · na zachytávání částic, tvořících mechanický úlet, obdobný účinek jako vodní sprcha při Čištění plynů od prachových částic. Průchodem taveniny výstupním hrdlem společně se spalinami se podstatně prodlužuje dráha průchodu a doba pobytu taveniny v cyklónovém reaktoru. Ve výstupním hrdle dochází změněním · průměru k zintenzívnění rotace spalin, které uvádějí i taveninu do Intenzivního pohybů. Toto ' prodloužení dráhy taveniny a doby jejího pohybu ' v · cyklónovém reaktoru v oblasti intenzívní rotace spalin vede ke zvýšení přechodu těkavých kovů do prachů.An advantage of this method according to the invention is. Improved cyclone melting efficiency, resulting in increased transition of volatile metals into dusts and reduced mechanical drift, resulting in increased yields and improved dust quality. This is because all the flue gas is discharged through the outlet throat, so that no particles,. which are involved in the mechanical drift are not carried away by a part of the flue gas exhausted by known technology through an outlet opening in the bottom of the cyclone reactor in order to heat it. Particles involved. · are trapped as the flue gas flow from the bottom of the reactor to the outlet of the melt at its bottom and separated from the intensely rotating flue gas as it passes through the outlet to its walls. The melt entrained by the cyclone vortex from the bottom of the reactor into the outlet throat in the form of irregular and varying sized diapers and drops and which is separated by vigorously rotating flue gas in the outlet throat has a similar effect to trapping particles water spray when cleaning gases from dust particles. The passage of the melt and the residence time of the melt in the cyclone reactor are substantially extended by passing the melt through the outlet orifice together with the flue gas. In the outlet throat, by changing the diameter, the flue gas rotation intensifies, which also introduces the melt into the Intensive Movements. This 'elongation of the melt path and its movement time' in the cyclone reactor in the region of intense flue gas rotation leads to an increase in the transition of volatile metals to dust.

Předmět vynálezu je dále zařízení k provádění tohoto způsobu, sestávající z cyklónového reaktoru, do nějž ve · víku ústí přívod vsázky z podavače, napojeného na zásobník a jehož víkem dále prochází výstupní hrdlo pro · horní odvod spalin a · taveniny, které dále yede · do rozdělovači komory a za ní k chladičům 'spalin, k. ohříváku vzduchu s předřazeným ventilátorem a k filtru a spalinovému ' ventilátoru ' a které spočívá v tom, že cyklónový reaktor je opatřen uzavřeným dnem, výstupní hrdlo cyklónového reaktoru je zaústěno do rozdělovači komory a která je buď · napojena na samostatnou usazovací pec, nébo je zároveň usazovací pecí. Cyklónový reaktor je opatřen tečným přívodem vzduchu a paliva a ve , víku přívodem· vsázky. V rozdělovači komoře ' dochází k oddělení taveniny od spalin. Rozdělovači komora může být zároveň usazovací pecí, kde se· tavenina shromažďuje a kde dochází k oddělení kamínku od strusky. Je vyhřívána spalinami · z cyklónového reaktoru, takže jiný zdroj tepla není nutným. V případech, kdy se vyžaduje vysoké přehřívání taveniny, může být rozdělovači. komora napojena na samostatnou elektricky vyhřívanou usazovací pec. Do rozdělovači ' komory je zaváděna · všechna tavenina. Z rozdělovači komory jsou spaliny s odkouřenýml kovy odváděny do chladicího a filtračního zařízení.The present invention further provides an apparatus for carrying out the process, comprising a cyclone reactor into which a feed inlet from a feeder connected to a reservoir is provided and further extends through an outlet orifice for the upper flue gas and melt, the distribution chamber and downstream of the flue gas coolers, the pre-fan air heater and the filter and the flue gas fan, and which consists of a closed bottom of the cyclone reactor, a cyclone reactor outlet port opening into the manifold and either · connected to a separate settling furnace, or it is also a settling furnace. The cyclone reactor is provided with a tangential air and fuel inlet and a charge inlet in the lid. The melt is separated from the flue gas in the distribution chamber. The distribution chamber can also be a settling furnace where the melt collects and where the grit is separated from the slag. It is heated by the flue gas from the cyclone reactor so that no other heat source is necessary. In cases where high melt overheating is required, it may be a distributor. the chamber is connected to a separate electrically heated settling furnace. All the melt is introduced into the manifold chamber. From the manifold chamber, the flue gases with the fumed metals are discharged to a cooling and filtering device.

Na připojených výkresech jsou znázorněny tři příklady provedení cyklónového zařízení podle vynálezu, kde na ' obr, 1 je· cyklónový reaktor, na obr. · 2 cyklónové · zařízení s rozdělovači komorou, která je zároveň usazovací pecí a na obr. 3 je cyklónové zařízení s rozdělovači komorou a samostatnou usazovací pecí, vesměs v podélném řezu.In the accompanying drawings, three exemplary embodiments of a cyclone apparatus according to the invention are shown, in which Fig. 1 is a cyclone reactor, Fig. 2 a cyclone with a distribution chamber which is also a settling furnace, and Fig. 3 is a cyclone with distribution chamber and separate settling furnace, all in longitudinal section.

Na obr. · 1 je cyklónový reaktor 1, opatřený tečným přívodem 2 paliva a vzduchu, přívody 3 vsázky ve víku 4, s uzavřeným dnem '5 as výstupním hrdlem 8 ve · víku · 4.In Fig. 1, a cyclone reactor 1 is provided with a tangential fuel and air inlet 2, a feed inlet 3 in a lid 4, a closed bottom 5 and an outlet neck 8 in a lid 4.

Na obr. 2 je znázorněno zařízení pro cyklónové tavení, sestávající z cyklónového re-, aktoru 1, rozdělovači · komory 7, zásobníku 8 podavače 9, chladiče . spalin :10, ohříváku vzduchu 11, vzdušného chladiče 12, tkaninového filtru 13, vzduchového ventilátoru 14 a spalinového ventilátoru 15.FIG. 2 shows a cyclone melting device consisting of a cyclone actuator 1, a distribution chamber 7, a reservoir 8 of a cooler feeder 9. flue gas: 10, air heater 11, air cooler 12, fabric filter 13, air fan 14 and exhaust gas fan 15.

Na obr.· 3 ' je znázorněno zařízení pro · cyklónové tavení, sestávající z rozdělovači komory '7 a samostatné elektricky · vyhřívané · usazovací pece 18. . ,Fig. 3 'shows a cyclone melting device consisting of a distributor chamber 7 and a separate electrically heated settling furnace 18. ,

Zpracovávaná surovina je ze zásobníku · 8 podávána podávačem 9 do víka · 4 cýklónového reaktoru 1 přívody 3. Tečným přívodem 2 je do cyklónového reaktoru 1 zaváděn vzduch a palivo. V reaktoru 1 se zpracovávaný materiál taví, přičemž vzniká kamínek a struska a dochází k odkouření těkavých kovů. · Ze dna 5 reaktoru 1 je tavenina strhávána cyklónovým vírem do výstupního · hrdla 8 · a vystupuje společně se spalinami do rozdělovači komory 7, která je spalinami vyhřívána a kde dochází k oddělení taveniny od spalin a odkouřených kovů. Tavenina se shromažďuje na dně rozdělovači komory 7, kde se odděluje kamínek od strusky a jsou podle potřeby vypouštěny. Spaliny s odkouřenými kovy postupují do’ chladiče spalin 10, ohříváku vzduchu 11, vzdušného · chladiče 12 a do tkaninových filtrů 13, kde docházíThe feedstock to be processed is fed from the hopper 8 through the feeder 9 into the lid 4 of the cyclone reactor 1 via inlets 3. Through the tangent inlet 2, air and fuel are introduced into the cyclone reactor 1. In the reactor 1, the material to be processed melts to form a grit and slag and the volatile metals are smoked. From the bottom 5 of the reactor 1, the melt is entrained by the cyclone vortex into the outlet 8 and discharges together with the flue gases into the distribution chamber 7, which is heated by the flue gases and where the melt is separated from the flue gases and fumed metals. The melt collects at the bottom of the distribution chamber 7 where the grit separates from the slag and is discharged as required. The flue gases with the fumed metals pass into the flue gas cooler 10, the air heater 11, the air cooler 12 and the fabric filters 13, where

В к oddělení spalin а к zachycení sloučenin oďkouřených těkavých kovů. Jestliže rozdělovači komora 7 Je napojená na samostatnou usazovací pec 16, shromažďuje se tavenina v této peci 16, v níž se oddělí kamínek od strusky a podle potřeby se vypouštějí.In the separation of flue gases and in the capture of compounds of smoked volatile metals. If the distribution chamber 7 is connected to a separate settling furnace 16, the melt collects in the furnace 16, in which the grit is separated from the slag and discharged as necessary.

Tavenina je ze dna 5 cyklónového reaktoru 1 strhávána do výstupního hrdla 6, za určitých podmínek: Předpokladem je vytvoření lázně taveniny na dně 5 cyklónového reaktoru 1. Protože dno 5 je uzavřeno, vytvoří se lázeň po netavení určitého množství materiálu. Ke vzniku cyklónového víru nutné intenzity nade dnem 5 cyklónového reaktoru 1 dojde jen tehdy, je-li vzduch tečně přiváděn vysokou rychlostí, nad 100 m. . s^_1, při vhodném poměru výšky cyklónového reaktoru 1 к jeho průměru D (L:D = = 0,8 až 1,2) a při dostatečné délce části výstupního hrdla 6, zapuštěného víkem 4 do cyklónového reaktoru 1. Vhodný poměr této části hrdla 1 к výšce cyklónového reaktoru L je 1: L = 0,5. Pomínkou je rovněž dostatečná rychlost proudění spalin ve výstupním hrdle 6, jež musí být taková, aby nedovolila tavenině stržené do výstupního hrdla 6 stéci po jeho stěně zpět do cyklónového reakto^:ru 1 a tedy větší než cca '50 m/sec. Tyto· podmínky se mohou v určitých mezích měnit v závislosti na fyzikálních vlastnostech .taveniny. Při Jejich dodržení dochází к bezporuchovému a stálému strhávání taveniny ze dna 5 reaktoru 1 do výstupního hrdla 6 а к výtoku taveniny z výstupního hrdla 6 do rozdělovači komory 7.The melt is entrained from the bottom 5 of the cyclone reactor 1 to the outlet throat 6, under certain conditions: A prerequisite is the formation of a melt bath at the bottom 5 of the cyclone reactor 1. Since the bottom 5 is closed, a bath is formed after melting some material. Cyclonic vortex of necessary intensity above the bottom 5 of the cyclone reactor 1 occurs only when the air is tangentially supplied at a high speed, above 100 m. ^s1 , at a suitable ratio of the height of the cyclone reactor 1 to its diameter D (L: D = 0.8 to 1.2) and with a sufficient length of the portion of the outlet neck 6 embedded in the lid 4 into the cyclone reactor 1. 1 to the height of the cyclone reactor L is 1: L = 0.5. Is also sufficient reminder of the flow velocity of flue gas in the outlet socket 6, which must be such as not to allow the melt entrained in the outlet socket 6 to drain back down the wall into the cyclone reactivity ^RU 1 and hence greater than about '50 m / sec. These conditions may vary within certain limits depending on the physical properties of the melt. In keeping with this, the melt from the bottom 5 of the reactor 1 is trouble-free and permanently entrained into the outlet port 6 and the melt flows from the outlet port 6 to the distribution chamber 7.

•Výhodou zařízení podle vynálezu je to, že odpadá odštraňování a zpracování té části taveniny, která u známého provedení je strhávána do chladiče spalin. Další výhodou je výrazná úspora energie na vytápění usazovaoí pece, pokud rozdělovači komora je zároveň usazovací pecí, případně snížení spotřeby energie, je-li rozdělovači komora spojena se samostatnou usazovací pecí, ježto v tom případě postačuje pouhé dohřívání usazovací pece na vhodnou teplotu. Jinak pro zařízení podle vynálezu platí vše o dalších výhodách, uvedených v předchozím pokud se týče způsobu.An advantage of the device according to the invention is that the removal and treatment of the part of the melt which in the known embodiment is entrained in the flue gas cooler is eliminated. Another advantage is the significant energy savings for heating the settling furnace if the manifold chamber is also a settling furnace, or reduced energy consumption if the manifold chamber is connected to a separate settling furnace, in which case simply heating the settling furnace to a suitable temperature is sufficient. Otherwise, all the other advantages mentioned in the foregoing method apply to the device according to the invention.

PříkladExample

Cínové koncentráty byly při stejném složení zpracovány jednak známou technologií na cyklónovém zařízení s dolním odvodem taveniny a jednak způsobem podle vynálezu a na zařízení к jeho provádění. Při známém způsobu byl obsah cínu v kysličníkovém prachu 68,1 % při způsobu podle vynálezu 73,2 %. Zároveň při způsobu a na zařízení podle vynálezu došlo к poklesu obsahu cínu ve strusce o 2,3 %.With the same composition, tin concentrates were processed on the one hand by known technology on a cyclone apparatus with a lower melt outlet and on the other hand according to the method of the invention and on a device for its implementation. In the known process the tin content in the oxide dust was 68.1% in the process according to the invention 73.2%. At the same time, the tin content in the slag decreased by 2.3% in the process and the apparatus according to the invention.

Zároveň byly zpracovány oběma technologiemi a na obou zařízeních koncentráty s obsahem mědi a antimonu, stejného složení. Při zpracování klasickým způsobem byl vykázán obsah antimonu v kysličníkoyém prachu v množství 43,2 % a obsah antimonu ve strusce 1,4 % Při zpracování podle vynálezu byl obsah antimonu v kysličníkovém prachu zvýšen na 47,4 % a jeho obsah ve strusce snížen na 0,9 °/o.Simultaneously, concentrates containing copper and antimony of the same composition were processed by both technologies and on both devices. In the treatment according to the invention, the antimony content in the oxide dust was increased to 47.4% and its content in the slag was reduced to 0%. 9 ° / o.

Claims

1. A method of thermal treatment of various materials to ferrous metallurgy cyclone furnace with upper flue gas exhaust and a melt wherein the melt collects at the bottom of the reactor and the cyclone vortex of cyclonic character induced air through tangential line speed to 100 m. S ^_1, to entrain upwards into the furnace exit and is a flue gas flowing at a speed above 50 m. network.

2. An apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising a cyclone reactor, into which a charge inlet from a feeder connected to the reservoir is fed and whose outlet passes through an outlet port for the upper flue gas and melt which further leads to the distribution chamber to the coolers. flue gas, to a pre-fan air heater, to filters and a flue gas fan, characterized in that the cyclone reactor (1) is provided with a closed bottom [5] and the outlet neck (6) of the cyclone reactor (1) is connected to the manifold (7) .

Device according to Claim 2, characterized in that the distribution chamber (7) is connected to a settling furnace (16).