RS61174B1

RS61174B1 - Postupak oporavka metala iz sekundarnih sirovina i drugih materijala koji sadrže organske sastojke

Info

Publication number: RS61174B1
Application number: RS20201380A
Authority: RS
Inventors: Mehmet Ayhan; Marcus Eschen
Original assignee: Aurubis Ag
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2021-01-29
Also published as: HUE052389T2; DE102014008987A1; DK3155136T3; SI3155136T1; RU2016145580A3; CN114606390A; HRP20201849T1; ES2833298T3; PT3155136T; LT3155136T; CN107002166A; CA2950641C; PL3155136T3; RU2016145580A; CA2950641A1; US20170198371A1; JP2017520686A; JP6701182B2; EP3155136A1; WO2015188799A1

Description

Opis

[0001] Postupak se odnosi na postupak oporavka metala, naime plemenitih metala i bakra iz sekundarnih sirovina i drugih materijala sa organskim sastojcima, gde se iz sekundarnih sirovina i drugih materijala obradom u procesnoj komori izvlače organski sastojci, pa su onda sekundarne sirovine i drugi materijali sa organskim sastojcima spremni za proces oporavka, koji je realizovan kao barem dvostepeni proces oporavka, tako da se može dobiti barem prvi i drugi metal, a postupak upravlja procesnim varijablama prvog stepena u procesu oporavka tako da se pospešuje stvaranje tečne šljake i metalni rastop i da je predviđena i obrada procesnog gasa koja sledi nakon prvog stepena procesa oporavka, kako bi se redukovao udeo zapaljivog gasa i zagađivača.

[0002] Postupci oporavka metala iz sekundarnih sirovina i drugih materijala sa organskim sastojcima, sa kontinuiranim ili diskontinuiranim načinom rada, poznati su u tehničkoj praksi. Pritom se pojam kontinuiteta odnosi obično na dopremanje sekundarne sirovine u postupak i tok postupka. Međutim, takođe je moguće diferencirati između kontinuiranog tj. diskontinuiranog dopremanja sekundarne sirovine i kontinuirane tj. diskontinuirane termičke obrade u procesnoj komori. Takođe je rasprostranjena praksa da se realizuje oporavak ili čisto mehanička obrada ili kombinacija oba ova procesa, na primer termička obrada sa prethodno aktiviranom mehaničkom pripremnom obradom.

[0003] Termička obrada unutar procesne komore realizuje se po pravilu pirolitičkim razlaganjem, sagorevanjem ili gasifikacijom. Prilikom pirolize, termohemijskim cepanjem organskih veza kidaju se veze naročito između velikih molekula i to isključivo pod dejstvom visokih temperatura u rasponu od 200-900°C. Rezultat se često označava kao koks pirolize budući da se organski materijal iz izbačenog proizvoda nalazi u čvrstoj formi. Prilikom sagorevanja ili gasifikacije, osim povećanja temperature, dopremaju se kiseonik ili druga sredstva kako bi se organski sastojci sekundarnih sirovina preveli u gasno agregatno stanje. Uobičajena je, takođe, upotreba elektronskog otpada u rotacionim pećima.

[0004] U patentu DE 102005021656 A1 stavljen je na uvid javnosti kontinuirani postupak oporavka metala, naročito plemenitih metala iz sekundarnih sirovina, pri čemu se iz ovih sekundarnih sirovina u kontinuiranom procesu termičkom obradom u procesnoj komori izvlače organske sastojke i izlažu oksidaciji. Pritom se sekundarne sirovine kontinuirano dopremaju u procesnu komoru i termički se obrađuju usled kontinuiranog intenzivnog mešanja tako da se organske sastojke kontinuirano izvlače, a zatim izlažu i oksidaciji, a sastojci koji sadrže metale kao i drugi neorganski sastojci koji ne sadrže metale izbacuju se kontinuirano iz procesne komore. To znači da se proces ne odvija u ritmično usklađenim, međusobno odvojenim procesnim koracima, tako da se pri šaržnom radu najpre procesna komora popunjava sekundarnim sirovinama, pa se prazni nakon termičke obrade, nego se sprovodi kontinuirani postupak bez pauze.

[0005] U patentu US 2042 291 A1 već je opisan postupak oporavka bakra i kalaja iz metalnog otpada. Tekuća šljaka se stvara i odvaja u rotacionom pretvaraču. Za preradu šljake koriste se odvojene procesne komore.

[0006] Iz objave DATABASE WPI Week 201208 Thomson Scientific, London GB, poznat je još jedan postupak oporavka bakra i kalaja iz elektronskog otpada. Ovde se organski materijal peče u rotacionoj peći. Paralelnim uduvavanjem vazduha stvara se šljaka.

[0007] Prema tome, u stanju tehnike poznati su postupci za oporavak metala iz sekundarnih sirovina i drugih materijala sa organskim sastojcima u okviru kontinuiranog i diskontinuiranog načina rada u pogledu punjenja i pražnjenja materijala iz procesnih komora. Takođe, poznati su i kontinuirani i diskontinuirani režimi rada unutar procesnih komora, tj. termička obrada kao takva.

[0008] Kod svih poznatih postupaka, na osnovu različitih procesnih parametara, upravlja se koracima u postupku, dopremanjem količina sekundarnih sirovina, kiseonika, toplotne energije, različitih procesnih gasova, količinama i intervalima pražnjenja i samim vođenjem procesa. Naročito je čest slučaj da je uređaj za realizaciju termičke obrade realizovan kao TBRC (Top Blowing Rotary Converter). Poželjno je da je pritom reč o cilindričnoj, izduženoj peći za topljenje koja se može okretati kako oko svoje uzdužne ose, tako i oko svoje poprečne ose. Najpre se prazna peć za topljenje okreće tako da se dostigne položaj u kome je poželjno da je otvor peći postavljen tako da omogućuje popunjavanje sekundarnim sirovinama. Zatim se peć za topljenje okreće u radni položaj, koji se nalazi između horizontalnog i vertikalnog položaja aksijalne ose komore za topljenje. Postupak se odvija usled dejstva visokih temperatura, dotoka sredstava za gasifikaciju kao što je kiseonik, kao i usled konstantne ili varijabilne rotacione brzine peći za topljenje oko svoje srednje ose. Rezultat oporavka metala u obliku bakra su gasifikovani organski sastojci, bakarna faza i šljaka.

[0009] Ono što je zajedničko svim pokušajima poboljšanja procesa ponovnog oporavka jeste potreba da se poveća količina protoka reciklažnog metalnog materijala, naročito bakra. Drugim rečima: potrebno je povećati efikasnost procesa, naročito protok i/ili eksploataciju prostora/vremena u odnosu na npr. utrošenu energiju. Kako bi se to postiglo, teži se kontinuiranom popunjavanju procesne komore, kao i kontinuiranom toku procesa. Sledeći cilj se sastoji u tome da se upotrebi više reciklažnog materijala koji je bogat organskim sastojcima. Međutim, postoje ozbiljni problemi, pre svega u pogledu gasifikovanih organskih sastojaka koji se nalaze u vidu visoko energetske trave ili trave sa visokim opterećenjem štetnih materijala. Nečistoće mogu biti čvrste ili čak gasne prirode kao što su različite prašine, furani, dioksini i halogena kiselina.

[0010] Prema predmetnom pronalasku naročito treba izbegavati probleme koje izazivaju snažne varijacije primenjenog materijala, a koji mogu da uzrokuju različite razvoje gasa i različite viškove energije pri postupcima sagorevanja. Bez odgovarajućih protivmera ovakve fluktuacije mogu dovesti do naročitog zastajanja pri šaržiranju i/ili do opadanja brzine šaržiranja. Rezultat toga su odstupanja od cilja kome se teži pri pogonu uređaja, kao i pogoršanje kako tehničkih, tako i ekonomskih rezultata.

[0011] Na stepen opterećenja štetnim materijalima može se znatno uticati optimalnim sprovođenjem procesa. Kontinuirano punjenje procesne komore uzrokuje nestabilna procesna stanja, čiji rezultat predstavlja značajna odstupanja od procesnih stanja, optimalnih po pitanju smanjenja štetnih materijala, a koja imaju za posledicu teške nečistoće izduvnog gasa. Dakle, povećanje efikasnosti procesa oporavka u pogledu povećanja reciklažnog materijala kontinuiranim načinom rada znači povećanje opterećenosti štetnim materijalima izduvnog gasa. Razlog za nestabilna procesna stanja je visoka homogenost upotrebljenog materijala.

[0012] Ekološka i zdravstvena zaštita ne dozvoljavaju da se otpadni gasovi ispuštaju u okolni vazduh. Iz tog razloga neophodni su zahtevni koraci čišćenja kako bi se iz otpadnog gasa uklonile otrovne supstance. U tu svrhu koriste se plinski hladnjak, ispirač gasa i filter vreće.

[0013] Zadatak ovog pronalaska jeste da obezbedi postupak koji povećava količinu iskorišćenog materijala i pritom suzbija povećano opterećenje štetnim materijalima. Naročito je potrebno povećati količinu obradivog primenjenog materijala sa određenim udelom organskih materijala.

[0014] Za rešavanje ovog zadatka predlaže se prema ovom pronalasku da se primeni dvostepeni postupak kombinacijom procesne komore za oporavak metala iz sekundarnih sirovina i drugih materijala sa organskim sastojcima, kao i peći za oporavak mešanog kalaja iz šljake u skladu sa kombinacijom karakteristika patentnog zahteva br.1. Ovaj zadatak se naročito prema ovom pronalasku rešava time što udeo organskih sastojaka iznosi 5% do 60% i što se realizuje visoka brzina protoka materijala.

[0015] Za topljenje kompleksnih sekundarnih sirovina sa organskim udelom predlaže se postupak pri kome se zajedno koriste, na prethodno utvrđen način, TBRC (Top Blowing Rotary Converter) kao procesna komora i peć za oporavak mešanog kalaja. Reč je o postupku oporavka metala iz sekundarnih sirovina i drugih materijala sa visokim udelom organskih sastojaka. TBRC radi u šaržnom režimu.

[0016] Rezultat prvog stepena procesa je nečisti bakar, tzv. crni bakar, koji se na sledećem stepenu oksidacije prevodi u blister prema prvoj varijanti postupka u istom agregatu. Prema drugoj varijanti postupka, dalja obrada se odvija u odvojenom uređaju. Drugi ciljni proizvod stepena topljenja je krajnja šljaka, siromašna metalima. Na drugom procesnom stepenu, osim blistera, dobija se i šljaka bogata kalajem i olovom. Iz ove šljake u peći za mešani kalaj proizvodi se legura sirovog mešanog kalaja.

[0017] Polazni materijal koji je potrebno istopiti sastoji se od sekundarnih sirovina i drugih materijala sa visokim ili niskim udelom organskih sastojaka kao reciklažnih primarnih materijala u prethodno određenom međusobnom odnosu, pri čemu je udeo materijala sa visokim organskim udelom kao što su npr. elektronski otpad, ostaci kablova, ostaci veštačkih materijala od električnih/elektronskih uređaja itd. iznosi negde otprilike 50%. Ukupni udeo organskih materijala iznosi po pravilu od 5% do 60%, naročito od 10% do 40%.

[0018] Na crtežu su shematski predstavljeni primeri tehničkog rešenja ovog pronalaska. Prikazana je:

Sl. 1 shematski prikaz koji bliže oslikava jednu varijantu pronalaska sa naknadnim sagorevanjem.

[0019] Kompleksne sekundarne sirovine sa udelom organskih materijala podvrgavaju se, osim klasičnom ispitivanju, i karakterizaciji u pogledu njihovog energetskog sadržaja i udela sredstva za obrazovanje šljake kako bi se dobile informacije, relevantne za sprovođenje procesa. Energetski sadržaj je bitan za protok sekundarnih sirovina sa udelom organskih sastojaka, koji se može postići, a samim tim i za količinu ponovno dobijenog metala. Informacije o sredstvima za stvaranje šljake (Fe/FeO, SiO2, Al2O3, CaO, Na2O, K2O, Mn, Cr) važne su za kontrolisanje šljake u pogledu željene smanjene viskoznosti i sadržaja dragocenih metala.

[0020] Visoki sadržaj sastojaka koji se tope na visokim temperaturama, u ovim primarnim materijalima, naročito u vidu Al2O3, SiO2, kao i uvek sadržanog metalnog aluminijuma koji, takođe, oksiduje u Al2O3, dovodi kod ovakvih procesa topljenja do visoko viskoznih šljaka koje se tope na visokim temperaturama, a koje naročito otežavaju oporavak šljake sa manjim sadržajem vrednog metala. Drugi pripremni materijali i međuproizvodi podvrgavaju se uobičajenom procesu ispitivanja.

[0021] Naročito kompleksne sekundarne sirovine sa organskim udelom moraju se dovesti u formu koja u potpunosti pospešuje kontinuirano šaržiranje. Teži se udelu sekundarnih sirovine od preko 80% koje se mogu kontinuirano šaržirati. U tu svrhu, organske sekundarne sirovine se grupišu prema rezultatima karakterizacije i dovode se u odgovarajuće premikse.

[0022] Kako bi se kontinuirano šaržirale različite veličine zrna, delova i materijala predlaže se šaržni sistem koji se sastoji od bunkera za šaržiranje sa podesivom komorom za vađenje materijala i transportnim trakama kao i sa pneumatskim transporterima, koji rade kao sistem u međusobnoj usklađenosti, i prenose upotrebni materijal do procesne komore. Zatim se materijal pod dejstvom sile zemljine teže transportuje u procesnu komoru. Materijali koji nisu pogodni za kontinuirano šaržiranje (suviše grubi, koji se ne mogu usitniti ili razdvojiti itd.) ubacuju se u kontinuirani protok materijala preko korita za šaržiranje ili direktno u procesnu komoru.

[0023] Kako bi se sigurno ovladalo sistemom izduvnih gasova i udela zagađivača tj. zapaljivih gasova, od velikog su značaja karakterizacija i priprema reciklažnih materijala. Pripremni materijali u vidu kompleksnih sekundarnih sirovina sa organskim udelom podeljeni su u nekoliko grupa u pogledu njihovog energetskog sadržaja i udela izduvnog gasa. Vrste sa istim tj. sličnim osobinama skupljaju se i usitnjavaju se pomoću različitih poznatih, najčešće mehaničkih postupaka. Od grupisanih pripremnih materijala sa različitim osobinama pravi se radna smeša sa dovoljno sličnim ponašanjem u procesnoj komori, koju obrazuje TBRC, kojom se puni bunker pomoću uređaja za merenje. Dodatni materijali za obrazovanje razređeno tečne šljake sa niskim sadržajem bakra, spadaju takođe u ukupni unos. Naročitu pažnju treba obratiti na dodatne materijale ako oni izazivaju reakcione proizvode u gasnom stanju, kao što je kamenac.

[0024] Pripremni materijali dele se u dve glavne grupe na osnovu veličine delova: manji od otprilike 150 mm, ustanovljeno prosejavanjem na njihovom transportnom putu i veći od 150 mm. Gruba frakcija šaržira se preko korita za šaržiranje u TBRC. Kontinuirano šaržiranje finih materijala u procesnu komoru vrši se preko cevi / žleba za šaržiranje ili kliznog puta.

[0025] Procesna komora je na početku šaržiranja prazna tj. sadrži ostatke šljake. Potrebno je da se odgovarajućim merama utvrdi da se u procesnoj komori u što kraćem periodu nađe dovoljno tečna šljaka. Samo pomoću ovakve razređeno tečne šljake moguće je u potpunosti iskoristiti sve prednosti postupka topljenja u kadi. Pokazalo se da procesna komora koju obrazuje TBRC,

[0026] u slučaju da su sekundarne sirovine dovoljno precizno okarakterisane i da je prisutna tečna šljaka, isporučuje ujednačene vrednosti izduvnih gasova (količina, sastav i temperatura) i na taj način funkcioniše sa visoko postignutim protokom. Osim toga procesna komora čini TBRC pretvarač, zbog naročito pogodne razmene materije i energije.

[0027] TBR suštinski jeste i rotaciona i nagibna procesna komora za realizaciju kade za topljenje. Rotacija je moguća oko uzdužne ose, a naginjanje se vrši poprečno u odnosu na uzdužnu osu, u drugom prostornom pravcu. Za vreme kontinuiranog šaržiranja smeše materijala u aktivni proces termičke obrade, pri čemu ta smeša sadrži kompleksne sekundarne sirovine sa organskim udelom, materijal prelazi u rastop, pri čemu smesta počinju postupci gasifikacije. Gasovi koji nastaju, sadrže mnogo čađi, ugljen-monoksid, vodonik i druge ugljovodonike. Gasove koji se uzdižu u procesnoj komori zahvata kiseonik koji se uduvava u procesnu komoru i delimično ga sagoreva. Kiseonik se doprema u procesnu komoru preko koplja. U procesnoj komori odvija se samo parcijalno, delimično sagorevanje. Određeni sistem za odvod gasova zahvata gasove iz procesne komore sa još uvek visokim udelom zapaljivih gasova, naknadno se termički sagorevaju, a nakon toga se čiste sastavni delovi.

[0028] Za vreme šaržiranja, TBRC funkcioniše pri maksimalnom mogućem broju obrtaja tj. perifernoj brzini tj. otprilike 15 obrtaja u minutu odnosno 1 do 3 metra u sekundi. Nagib procesne komore može se prilagoditi stepenu punjenja procesne komore. Pospešivanjem ovih mera postiže se maksimalni mogući učinak šaržiranja kada je reč o procesnoj komori. Šaržiranje se vrši pri konstantnom vađenju materijala iz bunkera koji su popunjeni već okarakterisanim materijalom.

[0029] Kada se procesna komora nalazi u radnoj poziciji koja se u zavisnosti od stanja popunjenosti nalazi između horizontalnog i vertikalnog položaja srednje ose procesne komore, koplje za kiseonik prodire u vruću procesnu komoru i uduvava u procesnu komoru prilagođenu količinu kiseonika zajedno sa planiranim unosom tj. količinom, energetskim sadržajem i specifičnim udelom izduvnog gasa kompleksnih sekundarnih sirovina sa organskim udelom. I samim pozicioniranjem vrha koplja doprinosi se tome da nakon početka šaržiranja iz procesne komore izađe ravnomerni izduvni gas. Šaržiranje počinje nakon pozicioniranja koplja.

[0030] Materijal za šaržiranje, koji je po pravilu sačinjen od čvrstih materijala sekundarnih sirovina sa udelom organske materije, topi se na temperaturama koje vladaju u procesnoj komori, a koje se nalaze iznad tačke topljenja ovih materijala i obično iznose preko 1200°C, i ulazi u reakciju sa rastopom metala i tečnom šljakom. Visoki brojevi obrtaja procesne komore i šljaka sa niskom viskoznošću obezbeđuju željene visoke brzine protoka materijala. Najvažniji preduslovi za to su pripremni radovi vezani za karakterizaciju sirovina, naročito materijala za pogon i dodatnih materijala, vezanih za sredstva za obrazovanje šljake, kao i ciljani dotok šljake kontinuiranim paralelnim šaržiranjem u tačnoj količini i tačne vrste preko kontinuiranog sistema. Na taj način se izbegava da se visoko viskozne / tečne šljake, trome po pitanju reakcija, nalaze pored neotopljenog šaržnog materijala. Procesna komora koristi se kao peć sa kadom za topljenje koja u svakom trenutku radi blizu krajnje tačke.

[0031] Sastavi na bazi šljake i sadržaji koji još uvek sadrže vredne metale nadgledaju se za vreme procesa topljenja putem uzimanja uzoraka i njihovom brzom analizom. U slučaju da je neophodno, menjaju se dodaci šljake. Na osnovu izvađenog uzorka šljake i njene analize donosi se odluka koji su korektivni zahvati neophodni za vreme ili nakon završetka kontinuiranog šaržiranja.

[0032] U slučaju da dođe do odstupanja u analizi i sadržajima vrednog metala u šljaci, sprovodi se kratak i efikasan proces redukcije, tako što se koplje na kratko uroni u šljaku. Ovim postupkom postiže se savršena ravnoteža u procesnoj komori između šljake i sirovog bakra koji sadrži gvožđe. Ovaj korak obezbeđuje postizanje analize šljake koja je siromašna vrednim metalima.

[0033] Nakon što je sastav šljake dostigao željene vrednosti, uklanja se iz procesne komore. Tečni metal ostaje u procesnoj komori sve dok se ne postigne količina sirovog metala koja se preporučuje za proces konverzije. Proces se ponavlja polazeći od postojećeg metala dok se ne prikupi optimalna količina metalnog rastopa za procesni korak koji sledi.

[0034] Kako bi se isključili mogući negativni uticaji na ponašanje otpadnih gasova, a u datom slučaju i na nagle promene udela organskog materijala kod podesive konstantne šaržne količine, sistem za otpadne gasove se oprema dovoljnim sigurnosnim merama. Ovo opremanje sigurnosnim merama predviđa višak kiseonika za naknadno sagorevanje. Na taj način, otpadni gas, nakon naknadnog sagorevanja sadrži dovoljno kiseonika sa otprilike 10 %. Takođe, i kod naglih promena, izduvni gas će sadržati dovoljno kiseonika sa 4 do 6 %, kako bi se naknadno sagorevanje moglo sa sigurnošću sprovesti do kraja.

[0035] Optimalnom vođenju procesa doprinosi naročito da se pre početka šaržiranja, materijal koji treba obraditi sortira u skladu sa prethodno utvrđenim kriterijumima i pripremi u odvojenim količinama zaliha. Prema jednostavnom protoku procesa, kao proizvod sortiranja pripremaju se odgovarajuće gomile materijala.

[0036] Sistem za otpadne gasove, takođe, omogućuje uduvavanje čistog kiseonika na različitim mestima strujanja otpadnog gasa. Na taj način ne treba očekivati probleme izazvane štetnim materijalima i zapaljivim gasovima u sistemu za izduvne gasove usled iznenadnog variranja udela organskog materijala u okviru kompleksnih sekundarnih sirovina. Dodatno, mogućnostima upravljanja i regulisanja naknadnog sagorevanja pospešuje se ekonomično funkcionisanje postrojenja, jer se može postići maksimalna iskorišćenost ponovno dobijenog materijala. Pravovremena karakterizacija pripremnih materijala takođe je pogodna za postizanje maksimalno mogućeg protoka iz uređaja za termičku obradu.

[0037] Gasove procesne komore koji izlaze, zahvataju poklopac i cev za izduvne gasove, realizovani kao kotao za otpadnu toplotu. Usisavanje je dimenzionirano tako da se iz okruženja uduvava, takođe, dovoljna količina vazduha. Na taj način se obezbeđuje proces čiste termičke obrade pri kome procesni gasovi ne mogu da izađu u okruženje.

[0038] U zoni poklopca, graničnoj sa procesnom komorom, nalaze se otvori preko kojih se vazduh za naknadno sagorevanje, obogaćen kiseonikom, uduvava pod visokim pritiskom. Uduvavanje kiseonika i vazduha izaziva sagorevanje procesnih gasova, opterećenih štetnim materijalima, koje se odvija nakon procesne komore, takozvano naknadno sagorevanje.

[0039] Količina se može regulisati analizom izduvnog gasa i temperaturom, izmerenom u oblasti cevi izduvnog vazduha, koja se graniči sa uređajima za prečišćavanje izduvnog gasa. Na taj način sistem može da reaguje na promene u pogledu varijabilnih organskih udela u sekundarnoj sirovini pri konstantnom protoku mase. Na taj način nije neophodno regulisanje tj. prilagođavanje količine za šaržiranje, sekundarne sirovine mogu se kontinuirano dopremati. To znači da se promene procesnog gasa koje nastaju usled nestabilnog udela organskog materijala, mogu ujednačiti kontrolisanim dopremanjem kiseonika kako bi se ciljano uticalo na naknadno sagorevanje. Kiseonik, uduvavanjem uključen u vazduh za naknadno sagorevanje, ima efekat naknadnog sagorevanja, veći za faktor 5, u odnosu na usisan vazduh. Ova regulacija je brza, efikasna i podržava kontinuirano dopremanje kompleksnih sekundarnih sirovina sa varijabilnim organskim udelom.

[0040] Za vreme šaržiranja raste nivo topljenja u procesnoj komori. Analiza šljake se podešava tako da šljaka u svakom trenutku bude siromašna metalima. To se postiže podešavanjem željene matrice šljake, temperature u kadi i takođe potencijala kiseonika, što se kontroliše odgovarajućim uzimanjem uzoraka za vreme pogona. Šljaka, siromašna metalima, pospešuje stepen efikasnosti u ponovnom oporavku reciklažnog materijala. To praktično znači da se šljaka, siromašna metalima, dobija kontrolisanjem temperature u procesnoj komori, ubrizgavanjem vazduha, kiseonika i smešom kao i, u datom slučaju, dopremanjem drugih redukcionih sredstava i/ili pogonskih i dodatnih materijala.

[0041] Šljaka se uklanja nakon postizanja željenog stepena popunjenosti, dok preostala količina i proizvedeni sirovi bakar, crni bakar koji sadrži gvožđe, mogu da ostanu u procesnoj komori. Nakon toga, postupak se može ponavljati sve dok se u procesnoj komori ne sakupi dovoljna količina metala za konverziju. Prema jednoj varijanti procesa, crni bakar može ostati u peći ili se dalje prerađivati. Dalja obrada može se vršiti u nekom drugom metalurškom agregatu.

[0042] Proces konverzije sakupljenog crnog bakra sprovodi se prema poznatom postupku ili u TBRC-u ili u drugim uređajima. Proces rezultira oporavkom bakra u vidu blistera, kao i šljake sa dovoljno visokim sadržajem kalaja i olova, kako bi se iz toga ekonomično dobio mešani kalaj. Korak konverzije je naročito neophodan onda kada se koristi procesna komora koja nije integrisana u topionicu bakra. Pritom se sakupljeni sirovi bakar prerađuje oksidirajući zajedno sa drugim pogodnim materijalima. Velikom ponudom čistog kiseonika, hemijski neplemeniti sastavni delovi sirovog bakra oksidišu i pretvaraju se u šljaku. Pritom nastaje bakar u vidu blistera sa više od 94% bakra i šljaka koja sadrži dovoljno visoki sadržaj kalaja i olova za stvaranje sirovog mešanog kalaja.

[0043] Tok termičke obrade jedne šarže ritmizovanom realizacijom procesa pri kontinuiranom šaržiranju kompleksnih sekundarnih sirovina sa organskim udelom, kao i pogonskih i dodatnih materijala, jeste prvi korak dvostepenog procesa za realizaciju oporavka metala, naročito bakra iz rastopa, kao i kalaja iz šljake.

[0044] Procesna komora je na početku šarže prazna ili sadrži ostatak šljake i u ovom slučaju (ukrućenog) rastopa iz prethodne šarže. Poželjno je da se grubi materijali tj. materijali krupnog zrna šaržiraju na početku. Procesna komora se prethodno zagreva dopremanjem toplotne energije, na primer pomoću nekog gorionika, na pogonsku temperaturu. Na početku procesa, u procesnoj komori mora biti prisutna barem mala količina tečne šljake. Zatim se priprema kontinuirano šaržiranje kompleksnih sekundarnih sirovina sa organskim udelom kao i pogonskih i dodatnih materijala. Priprema obuhvata:

• Procesna komora je dovoljno vruća, preko 1200°C

• Sistem za otpadne gasove (kotao za otpadnu toplotu sa uređajima za naknadno sagorevanje, uređaji za prečišćavanje izduvnog gasa) funkcioniše bez smetnji

• Periferna brzina procesne komore iznosi otprilike 1 do 3 m/s

• Količinu i brzinu šaržiranja za željeno šaržiranje tj. sastavljanje pojedinačnih smeša materijala odrediti na osnovu informacija dobijenih karakterizacijom i aktivirati transport materijala

• Priprema koplja za kiseonik na početku šarže: pozicioniranje koplja gorionika i koplja za kiseonik u okviru procesne komore.

1

[0045] Nakon pripremnih koraka počinje se sa kontinuiranim šaržiranjem procesne komore. U okviru preduslova za početak procesa, neposredno sledi početak prethodno opisanih postupaka tj. gasifikacije, topljenja, obrazovanja šljake i rastopa metala.

[0046] Procesni gasovi sa velikim količinama zapaljivih sastojaka samo delimično sagorevaju u procesnoj komori. U tu svrhu se preko koplja u procesnu komoru uduvava kiseonik. Zapreminski protok kiseonika određuje se pritom u zavisnosti od udela organskog materijala u kompleksnim sekundarnim sirovinama kao i njihove karakterizacije.

[0047] Sagorevanje dostiže potpuni stepen tek u cevi za izduvni gas koja se nadovezuje, realizovanoj kao kotao za otpadnu toplotu. Količina kiseonika, neophodna za potpuno sagorevanje, obezbeđuje se:

uduvavanjem kiseonika preko otvora na poklopcu,

uduvavanjem vazduha preko otvora na poklopcu,

usisavanjem okolnog vazduha u poklopac,

usisavanjem okolnog vazduha preko klapni na cevi za izduvni gas.

[0048] Na kraju cevi za izduvni gas, pri normalnom režimu rada, sadržaj kiseonika se podešava na 6 do 10%. Ovaj višak je u stanju da brzo i bezbedno kompenzuje kratkotrajna variranja zapaljivog udela u procesnom gasu. Iza cevi za izduvni gas može se izvršiti još jedno prečišćavanje izduvnog gasa, na primer pomoću ispirača gasa, filtera itd.

[0049] Kontinuiranim šaržiranjem kompleksnih sekundarnih sirovina sa organskim udelom u okviru ritmički usaglašenog procesa termičke obrade povećava se sadržaj u procesnoj komori, a paralelno s tim i visina popunjenosti procesne komore. Šaržiranje dodataka na bazi šljake ima za cilj da u svakom trenutku u procesnoj komori obezbedi dovoljno tečnu šljaku za visoku razmenu materijala. Uzimanjem uzoraka i merenjem temperature za vreme šaržiranja ispituje se analiza šljake. Ako su nužne izmene, onda se količina šljake prilagođava.

[0050] Pri dostizanju maksimalnog mogućeg stepena popunjenosti aktivira se u datom slučaju podešavanje šljake. U tu svrhu se šaržiraju neophodni dodaci, a specijalno koplje za kiseonik se uranja na kratko u rastop. Time se ekstremno intenzivira razmena materijala između šljake i metala. Za to je dovoljan kratak tretman. Zatim se šljaka uklanja iz procesne komore. Rastop sirovog metala tj. sirovog bakra ostaje u procesnoj komori.

[0051] Kako bi se obezbedila optimalna količina bakra za stepen konverzije, proces se ponavlja. Da li proces topljenja treba da se izvrši dvo- ili trostepeno, treba slobodno odrediti u zavisnosti od ukupne raspoloživosti sirovina kompleksnih sekundarnih materijala sa organskim udelom.

[0052] U nastavku sledi korak konverzije tako što se dalje poboljšava kvalitet sirovog bakra iz procesa topljenja. Korak konverzije je neophodan naročito onda kada pogon uređaja za preradu kompleksnih sekundarnih sirovina sa organskim udelom nije integrisan u topionicu bakra, već treba da funkcioniše samostalno. Pritom se sakupljeni sirovi bakar prerađuje oksidišući zajedno sa drugim pogodnim materijalima. Velikom ponudom čistog kiseonika, hemijski bazični sastojci sirovog bakra (npr. kalaj, olovo, nikl, cink, gvožđe itd.) oksiduju i pretvaraju se u šljaku. Pritom nastaje bakar u vidu blistera sa preko 94% bakra i šljaka koja obuhvata dovoljno visoke sadržaje kalaja i olova za ekonomično stvaranje sirovog mešanog kalaja.

[0053] Oporavak ovog sirovog mešanog kalaja tema je drugog procesnog stepena. Sirovi mešani kalaj se ekstrahuje hemijskim redukovanjem prethodno stvorene procesne šljake u procesnom koraku konverzije, poželjno u okviru višestepene redukcije u peći za oporavak sirovog mešanog kalaja. Uređaj i postupak u vezi s tim, opisani su detaljno u patentu DE 102012005401 A1, na koji se treba osloniti u okviru drugog procesnog stepena. Prvi procesni korak je topljenje i proizvodnja crnog bakra i šljake, siromašne metalima.

Claims

Patentni zahtevi

1. Postupak oporavka metala, naime plemenitih metala i bakra iz sekundarnih sirovina i drugih materijala sa organskim sastojcima, gde se iz sekundarnih sirovina i drugih materijala izvlače organske komponente obradom u procesnoj komori, dok su sekundarne sirovine i drugi materijali sa organskim sastojcima pripremljeni za proces oporavka kod koga je proces oporavka realizovan barem dvostepeno, tako da se može dobiti barem prvi i drugi metal i da postupak upravlja procesnim varijablama prvog stepena procesa oporavka tako da se obrazovanje tečne šljake niske viskoznosti i rastopa metala pospešuje dodavanjem sredstva za stvaranje šljake, i da je predviđena obrada procesnog gasa, koja sledi nakon prvog stepena procesa oporavka, radi smanjenja zapaljivih komponenti gasa i zagađivača, naznačen time, što udeo organskih sastojaka iznosi 5% do 60% i time što se uduvavanje vazduha vrši tako da sadržaj kiseonika u protoku otpadnog gasa iznosi između 6% i 10%, gde se u prvom stepenu koristi TBRC sa perifernom brzinom od jedan do tri metra/sekundi.

2. Postupak oporavka metala prema patentnom zahtevu 1, naznačen time, što se sekundarne sirovine i drugi materijali sa organskim sastojcima pripremaju u vidu šarži ili kontinuirano za proces oporavka.

3. Postupak oporavka metala prema patentnom zahtevu 1 ili 2, naznačen time, što se sekundarne sirovine i drugi materijali sa organskim sastojcima kontinuirano dopremaju u proces oporavka.

4. Postupak oporavka metala prema patentnom zahtevu 1 ili 2, naznačen time, što se sekundarne sirovine i drugi materijali sa organskim sastojcima diskontinuirano dopremaju u proces oporavka.

5. Postupak oporavka metala prema patentnom zahtevu 4, naznačen time, što se sekundarne sirovine i drugi materijali sa organskim sastojcima pripremaju za proces oporavka tako da je prisutan suštinski uporedni udeo organskog materijala, čime se održava kontinuirano dopremanje.

6. Postupak oporavka metala prema zahtevu 1, naznačen time, što se sekundarne sirovine i drugi materijali sa organskim sastojcima pripremaju za proces oporavka na osnovu karakterizacije i/ili prethodnog sortiranja i/ili usitnjavanja.

7. Postupak oporavka metala prema patentnom zahtevu 1, naznačen time, što se sekundarne sirovine i drugi materijali sa organskim sastojcima pripremaju i analiziraju za proces oporavka tako da se informacije o sredstvu za obrazovanje šljake (Fe/FeO, SiO2, Al2O3, CaO, Na2O, K2O, Mn, Cr) koriste za dopremanje pogonskih i dodatnih materijala tako da se pospešuje stvaranje tečne šljake.

8. Postupak oporavka metala prema patentnom zahtevu 1, naznačen time, što se predviđa obrada procesnog gasa, koja usleđuje nakon prvog stepena procesa oporavka u komori za obradu otpadnog gasa radi smanjenja zapaljivih komponenti gasa i zagađivača.

9. Postupak oporavka metala prema zahtevu 8, naznačen time, što procesni gas prolazi kroz naknadno sagorevanje usled uvođenja kiseonika kako bi se smanjile zapaljive komponente gasa.

10. Postupak oporavka metala prema zahtevu 9, naznačen time, što se predviđa uvođenje čistog kiseonika.

11. Postupak oporavka metala prema zahtevu 9, naznačen time, što se predviđa uvođenje smeše koja se sastoji od čistog kiseonika i vazduha iz okruženja.

12. Postupak oporavka metala prema zahtevu 9, naznačen time, što se predviđa koncentracija kiseonika od 10% unutar komore za obradu izduvnog gasa radi smanjenja zapaljivih komponenti gasa i zagađivača tako da se pospešuje potpuno naknadno sagorevanje kako bi se smanjile zapaljive komponente gasa čak i u slučaju neujednačenih organskih komponenti u sekundarnim sirovinama i drugim materijalima.

13. Postupak oporavka metala prema patentnom zahtevu 1, naznačen time, što se iz sekundarnih sirovina i drugih materijala sa organskim sastojcima izvlače organske komponente u prvom stepenu procesa oporavka termičkom i oksidativnom obradom u barem jednoj procesnoj komori.

14. Postupak oporavka metala prema patentnom zahtevu 13, naznačen time, što nakon termičke i oksidativne obrade prvog stepena procesa oporavka nastaje rastop koji sadrži bakar i šljaka koja sadrži kalaj koji su međusobno razdvojeni.

15. Postupak oporavka metala prema patentnom zahtevu 14, naznačen time, što se prvi stepen procesa oporavka završava korakom konverzije rastopa koji sadrži bakar.

16. Postupak oporavka metala prema patentnom zahtevu 14, naznačen time, što drugi stepen procesa oporavka obuhvata hemijsku redukcionu obradu šljake koja sadrži kalaj.

17. Postupak prema patentnom zahtevu 16, naznačen time, što se sprovodi proces za mešani kalaj.

18. Postupak prema patentnom zahtevu 16, naznačen time, što se sprovodi postupak bez procesa za mešani kalaj.

19. Postupak oporavka metala prema patentnom zahtevu 1, naznačen time, što procesnu komoru prvog stepena procesa oporavka obrazuje TBRC ili rotaciona peć ili rotaciona peć u obliku bubnja ili ISA-topionica/TSL-topionica, dok procesnu komoru drugog stepena procesa oporavka obrazuje peć za topljenje.

20. Postupak oporavka metala prema patentnom zahtevu 1, naznačen time, što su sekundarne sirovine i drugi materijali sa organskim sastojcima sačinjene od elektronskog otpada i/ili ostataka kablova i, ili ostataka plastičnih materijala iz električnih ili elektronskih uređaja, gde ukupan udeo organskog materijala iznosi između 5% do 60%, naročito između 20% i 40%.

1