PL142616B1

PL142616B1 - Metallic lead obtaining method

Info

Publication number: PL142616B1
Application number: PL1985251851A
Authority: PL
Original assignee: Boliden Ab
Priority date: 1984-02-07
Filing date: 1985-02-06
Publication date: 1987-11-30
Also published as: DD233855A1; PL251851A1; SE8400624D0; CA1233029A; US4584017A; FI850165A0; FI850165L; SE441189B; EP0153913B1; DE3569574D1; FI72751B; FI72751C; SE8400624L; AU3732285A; MX164922B; ATE42345T1; ES540182A0; ES8602957A1; EP0153913A1; AU565553B2

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania metalicznego olowiu z surowców wyjsciowych zawieraja¬ cych olów, poprzez stapianie surowców wyjsciowych w warunkach utleniajacych, a nastepnie redukcje otrzyma¬ nego stopu tlenkowego. Sposobem wedlug wynalazku przerabiac mozna wszelkiego rodzaju surowce zawierajace olów, a zwlaszcza n -terialy siarczkowe, siarczanowe i tlenkowe oraz ich mieszaniny. Do surowców wyjsciowych zawierajacych olów naleza równiez koncentraty nieorganiczne, produkty posrednie i produkty odpadowe.W ostatnich latach opracowano szereg sposobów wytwarzania olowiu, które obejmuja etap wytapiania utleniajacego, a nastepnie redukcje uzyskanej kapieli tlenkowej. Procesy bezposredniego wytapiania olowiu, w których uzyskuje sie olów o niskiej zawartosci siarki i zuzel o wysokiej zawartosci tlenku olowiu, znane sa jako: proces firmy Outokumpu opisany przykladowo w opisie patentowym RFN nr 1 179 004, proces firmy Cominco przedstawiony w opisie patentowym St. Zjedn. Am. Pn. nr 3 847 595, proces firmy St. Joseph Lead opisany w J. Metals, nr 20/12/ z 1969 r. str. 26-30, proces firmy Worora przedstawiony w opisie patentowym St. Zjedn.Am. Pn. nr 3 326 671, proces firmy Kiocet przedstawiony w opisie patentowym St. Zjedn. Am. Pn. nr 3555 164 oraz proces Q—S przedstawiony w opisie patentowym St. Zjedn. Am. Pn nr 3 941 587.Z opisów patentowych St. Zjedn. Am. Pn. nr nr 4 008 075 i 4 017 308 znane sa jeszcze inne sposoby wytapiania olowiu, w których prowadzi sie redukcje wytopu. Sposoby te dotycza wytwarzania metalicznego olowiu z tlenkowych i/albo siarczanowych albo siarczkowych surowców z zastosowaniem jako jednostki wytopo- wej i redukcyjnej konwertora obrotowego z górnym dmuchem. W europejskich zgloszeniach patentowych nr nr 0 006 832 i 0 007 890, przedstawiono sposób polegajacy na wytwarzaniu metalicznego olowiu z zawieraja¬ cych olów pólproduktów, a zwlaszcza pólproduktów o wysokiej zawartosci miedzi i/albo arsenu. Wspólna cecha znanych sposobów jest to, ze olów wytwarza sie w dwóch etapach. W pierwszym etapie surowce wyjsciowe zawierajace olów i topniki stapia sie za pomoca plomienia tlenowo-paliwowego, który przeplywa ponad po¬ wierzchnia materialu w piecu, i wytwarza sie plynna faze olowiu uboga w siarke i zuzel o wysokiej zawartosci tlenku olowiu, przy czym zawartosc tlenku olowiu w zuzlu osiaga 20-50%. W drugim etapie do kapieli wprowa¬ dza sie koks albo inny odpowiedni srodek redukujacy i poddaje sie ja redukcji, przy czym kapiel ogrzewa sie, a konwertor obraca sie. Znany jest równiez ze szwedzkiego zgloszenia patentowego nr 8 302 486-9, który odpo¬ wiada europejskiemu zgloszeniu patentowemu nrO 124 497,sposób wytwarzania olowiu prowadzony w jednym etapie, w którym srodek redukujacy zaladowuje sie do konwertora wraz z surowcami wyjsciowymi zawierajacy- 142 6162 142 016 mi olów. Wytapianie utleniajace surowców wyjsciowych i redukcja otrzymanego wytopu prowadzone sa równo¬ czesnie.Wspólna cecha wszystkich sposobów otrzymywania olowiu opartych na technice bezposredniego wytapia- nia, obejmujacego etap podczas którego kapiel zawierajaca glównie tlenek olowiu poddaje sie redukcji, jest to, ze szybkosc redukcji jest niska, a doprowadzenie redukcji do konca wymaga dluzszego okresu czasu, co zmniejsza ekonomicznosc procesu. Powoduje to równiez wysokie zuzycie srodka redukujacego w stosunku do wagi jedno¬ stkowej uzyskanego olowiu; inaczej mówiac efektywnosc srodka redukujacego, przykladowo zuzla, jest niska. W przypadku przerabiania pólproduktów tlenkowo-siarczanowych zawierajacych olów sposobami polegajacymi na bezposrednim wytopie olowiu, zuzycie srodka redukujacego wynosi, zgodnie z podawanymi informacjami, po¬ miedzy 150 kg i 200 kg koksu na 1 tone wyprodukowanego olowiu. Przykladowo ilosc koksu zuzywana w procesie Boliden Lead Kaldo, który jest jednym z najkorzystniejszych wspólczesnie znanych sposobów, wynosi w przyblizeniu 70 kg na 1 tone wprowadzanego olowiu, co odpowiada 150 kg — 160 kg koksu na 1 tone wyprodu¬ kowanego olowiu. Ilosc zuzytego koksu nie zalezy w wiekszym stopniu od czasu prowadzenia redukcji, jednakze korzystniejszy jest krótszy czas redukcji, a to z uwagi na ilosc energii zuzywanej do utrzymania wysokiej temperatury kipieli i koniecznosc dogrzewania wytopu.¦ - Mosc srodka redukujacego zuzywanego przy przerobie materialu siarczkowego zalezy od ilosci wytworzo¬ nego zuzlu i dd^zawartosci w nim olowiu albo od ilosci siarki zawartej w otrzymanym olowiu. Jak to juz wyzej wspomniano, w przewazajacej czesci tak zwanych bezposrednich sposobów wytwarzania metalicznego olowiu, w których zawartosc siarki w kapieli jest tak niska, ze olów moze byc poddany rafinacji konwencjonalnymi sposobami, wytwarza sie zuzel,który przed redukcja zawiera od 30% do 50% olowiu. W sposobach tych normalne zuzycie koksu wynosi okolo 100 kg na 1 tone wyprodukowanego olowiu.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania metalicznego olowiu, charakteryzujacego sie znacznie zwiekszona efektywnoscia etapu redukcji i zwiekszona szybkoscia redukcji. Sposób otrzymywania metalicznego olowiu, polegajacy na stapianiu surowców wyjsciowych w konwertorze tlenowym, utleniania kapie¬ li i nastepnej redukcji za pomoca wprowadzanego stalego srodka weglowego, korzystnie wegla lub koksu, wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze do utlenionej kapieli lacznie z reduktorem weglowym wprowadza sie staly material zawierajacy weglan. Jako material zawierajacy weglan stosuje sie wapien, dolomit i/albo sode amoniakalna. Srodek redukujacy i material zawierajacy weglan wprowadza sie do kapieli za pomoca lanc, dysz powietrznych albo koncówek wylotowych. Srodek redukujacy i material zawierajacy weglan miele sie przed wprowadzeniem do kapieli. Material zawierajacy weglan ze srodkiem redukujacym miesza sie uprzednio w procesie ich rozdrabniania korzystnie mielenia.Dobór materialu zawierajacego weglan zdeterminowany jest jego cena detaliczna. Wymiary brylek sa korzystnie takie, aby rozklad weglanu na tlenek nastepowal tak wolno jak tylko jest to mozliwe. Podczas testów jakie dotychczas przeprowadzono stwierdzono, ze uzycie wapienia o wymiarach brylek od 2 mm do 5 mm jest znacznie bardziej efektywne niz w przypadku wapienia o wymiarach brylek ponizej 2 mm. Ilosc uzytego materia¬ lu zawierajacego weglan nie stanowi warunku krytycznego procesu. Stwierdzono jednakze, ze korzystnie stosuje sie ilosc odpowiadajaca w przyblizeniu polowie ilosci koksu przeznaczonego do redukcji. Mniejsze ilosci materia¬ lu zawierajacego weglan stosuje sie wówczas gdy wytwarzaja sie mniejsze ilosci zuzla albo gdy wytworzony zuzel zawiera niewiele olowiu. Reasumujac nie jest mozliwe okreslenie dolnej wartosci granicznej ilosci stosowanego weglanu. Górna wartosc graniczna ilosci stosowanego weglanu zalezy wylacznie od wymogów ekonomicznych.Tak wiec w kazdym przypadku metalurg moze okreslic optymalna ilosc wprowadzanego weglanu w odniesieniu do zmniejszenia zuzycia srodka redukujacego, skrócenia czasu redukcji i kosztów srodka redukujacego i materialu weglanowego. Z czysto technicznego punktu widzenia górna granica ilosci wprowadzanego weglanu jest ograni¬ czona jedynie mozliwym wplywem weglanu na ilosc i sklad chemiczny wytworzonego zuzlu. Podstawowy material, taki jak wapien, tlenek magnezowy albo soda amoniakalna stosowane sa w procesie wytapiania olowiu jako skladniki zuzlotwórcze albo topniki. Natomiast produkty tlenkowe powstajace w wyniku rozkladu materia¬ lu zawierajacego weglan uzupelniaja ten normalny dodatek skladników zuzlotwórczych i topników.Material zawierajacy weglan wprowadzany do konwertora moze w calosci albo w czesci byc zawarty w zawierajacych olów surowcach wyjsciowych. Innymi slowy surowce wyjsciowe zawierajace olów moga skladac sie w czesci z zawierajacych weglan materialów. Mineraly zawierajace weglan olowiowy przerabiane sposobem wedlug wynalazku, sa wytapiane i redukowane za pomoca wegla, przy czym weglan zawarty w minerale wspoma¬ ga redukcje wytopu. Material zawierajacy weglan olowiowy moze byc równiez wsadowany z innymi surowcami wyjsciowymi zawierajacymi olów, przy czym w takich przypadkach uzupelnia sie wymagana ilosc weglanu i wprowadza pewien procent wyprodukowanego olowiu.Bezposrednio do kapieli metalowej wprowadza sie staly srodek redukujacy i material zawierajacy weglan w czasie trwania i/albo po przeprowadzeniu etapu wytapiania utleniajacego. Z tego punktu widzenia istotnym jest, aby obydwa dodatki wprowadzane byly do kapieli w takim etapie cyklu roboczego i z zastosowaniem takiej techniki, aby dodatki te mogly byc stopione i równomiernie rozprowadzone w masie wytopu. Tak wiec, w przypadku procesów dwuetapowych, wprowadza sie materialy stale do kapieli w odpowiedni sposób po zakon-142616 3 czeniu stapiania, a nastepnie mieszajac za pomoca srodków mechanicznych afbo pneumatycznych, rozprowadza sie je w kapieli. Material staly moze byc wprowadzany do kapieli przez lance, dysze albo innego rodzaju koncówki wylotowe. W konwertorze Kaldo materialy stale moga byc wprowadzone do kapieli poprzez kurtyne opadajacych kropelek metalu uzyskana przez obracanie konwertora w pozycji pochylonej, dzieki czemu stale materialy ulegaja szybkiemu zwilzeniu i rozproszeniu w masie wytopu. Obracanie konwertora ulatwia równiez utrzymanie stanu rozproszenia materialów stalych w kapieli, co z kolei korzystnie wplywa na efektywnosc dzialania srodka redukujacego. Przewazajaca czesc weglanu metalu, weglanu metali alkalicznych i weglanu metali ziem alkalicznych szybko ulega rozkladowi w stosowanym zwykle zakresie temperatur wytapiania 1100°C-1400°C, przez tak zwane kalcynowanie zgodnie z reakcja: MC03 ? MO + CO*.Jednakze waznym wyjatkiem jest tu weglan barowy, BaC03, którego cisnienie rozkladu wynosi zaledwie 0,981.104 N/m2 w temperaturze 1100°C. Tak wiec, gdy weglan jest ogrzewany w stanie rozproszonym w kapieli, to w miare jego rozkladu wydziela sie dwutlenek wegla. Czesc tak wytworzonego dwutlenku wegla bedzie reagowac ze stalym weglem srodka redukcyjnego, powodujac wytwarzanie tlenku wegla zgodnie z nastepujaca reakcja: C + C02 ^ ^ 2 CO. Wytworzony w taki sposób tlenek wegla przyczynia sie do szybszej redukcji, czesciowo przez zwiekszenie efektu mieszania kapieli, oraz z powodu szybszego przebiegu reakcji gaz — cialo stale: PbO + r.O^ m Pb + C02,która bedzie przebiegac razem z reakcja cialo stale - cialo stale: PbO + r^ * Pb + CO. W celu osiagniecia dokladnego kontaktu srodka redukujacego z materialem weglano¬ wym, srodek redukujacy i material weglanowy moga byc razem zmieszane przed ich wprowadzeniem do kapieli, przykladowo podczas rozdrabniania srodka redukujacego.Przyklad I. Prowadzono wytop metalicznego olowiu: a) sposobem znanym ze stanu techniki oraz b) sposobem wedlug wynalazku. a) 48,2 ton koncentratu siarczku olowianego o zawartosci glównych skladników wynoszacej: 47,0% Pb, 11,8% Fe, 7,2% Zn, 22,4% S i 3,3% Si02 oraz 3,81 krzemionki wdmuchiwano lanca do obrotowego konwertora typu Kaldo z dmuchem górnym, majacego srednice wewnetrzna 2,5 m, przy czym material wyjsciowy byl stapiany plomieniowo w sposób ciagly z uzyciem 10800 Nm3 tlenu i 12490 Nm3 powietrza. Proces plomienio¬ wego stapiania prowadzono lacznie przez 220 minut, po czym wprowadzono do kapieli 0,8 tony koksu i podda¬ wano ja redukcji w ciagu 100 minut. W czasie redukcji kapiel utrzymywano w temperaturze okolo 1300°C za pomoca palnika olejowo-tlenowego, przy czym zuzyto 514 dm3 oleju. Nastepnie spuszczono z konwertora okolo 12 ton plynnego olowiu zawierajacego 0,20% siarki oraz zuzel zawierajacy 4,7% olowiu. Takwiec zuzyto okolo 67 kg koksu na 1 tone wyprodukowanego olowiu. b) te sama ilosc podobnego koncentratu olowiu stapiano, plomieniowo w konwertorze wraz z podobnym dodatkiem krzemionki. W tym przypadku zuzycie tlenu wynosilo 10730 Nm3, a powietrza 10990 Nm3. Proces stapiania plomieniowego prowadzono przez 205 minut, po czym zaladowano do konwertora 0,8 tony koksu i 0,3 tony wapienia o wielkosci brylek od 2 mm do 5 mm. Czas produkcji wynosil 65 minut, a zuzycie oleju 468 dm3. Otrzymano 14 ton plynnego olowiu oraz zuzel o zawartosci 4,2% olowiu. Takwiec zawartosc olowiu w zuzlu byla nizsza od zawartosci olowiu w zuzlu otrzymanym w poprzednim cyklu wytapiania. Równiez zuzycie koksu obnizylo sie do okolo 50 kg koksu na 1 tone wyprodukowanego olowiu. Powyzsze porównanie ilustruje fakt, ze dodatek weglanu, w tym przypadku wapienia, w czasie etapu redukcji zasadniczo skraca czas prowadzenia redukcji oraz zmniejsza zuzycie koksu.Przyklad II. 30,6 ton koncentratu olowiu, pobranego z tej samej szarzy co w przykladzie I, stapiano plomieniowo wraz z 19,0 tonami mieszanki pylu tlenkowo-siarczanowego zawierajacego okolo 62% olowiu i 2,4 tonami krzemionki w obrotowym konwertorze typu opisanego w przykladzie I. Okres stapiania plomienio¬ wego wynosil 150 minut, w ciagu których zuzyto 9180 Nm3 tlenu i 6960 Nm3 powietrza. Po zakonczeniu' stapiania do konwertora zaladowano 0,5 tony koksu i 0,3 tony wapienia o takich samych wymiarach brylek jak w przykladzie I. Po przeprowadzeniu redukcji kapieli, która trwala 50 minut, zawartosc olowiu w zuzlu obnizy¬ la sie do 3,1%. W czasie redukcji zuzyto 336dm3 oleju do utrzymywania temperatury kapieli na stalym poziomie. Z konwertora spuszczono okolo 19 ton plynnego olowiu o zawartosci 0,33% siarki oraz zuzel zawiera¬ jacy 3,1% olowiu. W tym przypadku zuzyto do redukcji tylko okolo 25 kg koksu na 1 tone wyprodukowanego olowiu.Przyklad III. 61,3 tony siarczkowego koncentratu olowiu, zawierajacego weglan, o zawartosci glównych skladników wynoszacej: 53,1% Pb, 6,7% Zn, 19,4% S (z której 12,0% stanowila siarka siarczkowa), 7,9% Fe, 3,0%SiO2 + Al203 i 1,36% (w postaci weglanu) stapiano plomieniowo z uzyciem z 2500 Nm3 tlenu.Podczas stapiania, które trwalo 165 minut, zaladowano do konwertora jako topniki 4 tony krzemionki i 11 ton wapienia. Po zakonczeniu etapu stapiania zaladowano do konwertora 1,1 tony koksu, przy czym utrzymywano temperature kapieli na stalym poziomie ogrzewajac kapiel palnikiem olejowo-tlenowym. Redukcje prowadzono przez okres 120 minut, w ciagu których zuzyto 634 dm3 oleju. Z konwertora spuszczono 27 ton zuzla zawieraja¬ cego 1% olowiu i 18,5 tony 99,5% olowiu. Obliczono, ze zuzyto okolo 60 kg koksu na 1 tone wyprodukowane¬ go olowiu.Przyklad IV. 36,3 kg koncentratu olowiu, zawierajacego glównie weglan olowiowy, o zawartosci4 142 616 glównych skladników wynoszacej: 58,1% Pb, 8,3% Zn, 3,5% S (z której 2% stanowila siarka siarczkowa), 1,2% Fe, 2% Si02 + A(203 i 4,30% C (w postaci weglanu), zaladowywano partiami w szesciu porcjach, w od¬ stepach w przyblizeniu 20 minutowych, wraz z 4,3 tonami topnika, 7 tonami zawierajacej olów zawiesiny siar¬ czanowej, 3,3 tonami granulowanego zuzlu fajalitowego, oraz z 0,8 tony zuzlu, do konwertora Kaldo o takiej samej konstrukcji jak w przypadku wczesniej opisanych przykladów. Partie wsadu byly wstepnie ogrzewane i stapiane za pomoca palników olejowo-tlenowych. Czas potrzebny do ogrzania i stopienia wsadu wynosil 330 mi¬ nut, przy czym zuzyto 2800 cm3 oleju. Po zakonczeniu wytopu spuszczono 16 ton plynnego olowiu zawieraja¬ cego 0,1% siarki oraz zuzel zawierajacy 1,8% olowiu. Obliczono, ze zuzyto w przyblizeniu 50 kg koksu na 1 tone wyprodukowanego olowiu, co stanowi zasadnicze zmniejszenie w porównaniu do jego zuzycia przy prowadzeniu wytopu znanymi sposobami (150^-250 kg/t Pb).Zastrzezenia patentowe 1. Sposób otrzymywania metalicznego olowiu, polegajacy na stapianiu surowców wyjsciowych w konwer¬ torze tlenowym, utlenianiu kapieli i nastepnej redukcji za pomoca wprowadzanego stalego srodka weglowego, korzystnie wegla lub koksu, znamienny t y m, ze do utlenionej kapieli lacznie z reduktorem weglowym wprowadza sie staly material zawierajacy weglan. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako material zawierajacy weglan stosuje sie wa¬ pien, dolomit i/albo sode amoniakalna. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze srodek redukujacy i material zawierajacy weglan wprowadza sie do kapieli za pomoca lanc, dysz powietrznych albo koncówek wylotowych. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze srodek redukujacy i material zawierajacy weglan miele sie przed wprowadzeniem do kapieli. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze material zawierajacy weglan ze srodkiem reduku¬ jacym miesza sie w procesie ich rozdrabniania, korzystnie mielenia.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 cgz.Cena 400 zl PL

Claims

Zastrzezenia patentowe 1. Sposób otrzymywania metalicznego olowiu, polegajacy na stapianiu surowców wyjsciowych w konwer¬ torze tlenowym, utlenianiu kapieli i nastepnej redukcji za pomoca wprowadzanego stalego srodka weglowego, korzystnie wegla lub koksu, znamienny t y m, ze do utlenionej kapieli lacznie z reduktorem weglowym wprowadza sie staly material zawierajacy weglan.
2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako material zawierajacy weglan stosuje sie wa¬ pien, dolomit i/albo sode amoniakalna.
3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze srodek redukujacy i material zawierajacy weglan wprowadza sie do kapieli za pomoca lanc, dysz powietrznych albo koncówek wylotowych.
4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze srodek redukujacy i material zawierajacy weglan miele sie przed wprowadzeniem do kapieli.
5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze material zawierajacy weglan ze srodkiem reduku¬ jacym miesza sie w procesie ich rozdrabniania, korzystnie mielenia. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 cgz. Cena 400 zl PL