способ переработки цинксодержащих пылей и шламов металлургического и горного производства

Формула изобретения

Способ переработки цинксодержащих пылей и шламов металлургического и горного производства, включающий складирование пылей и шламов в золошламонакопителях и их переработку, отличающийся тем, что переработку осуществляют путем дезинтеграции исходного сырья в ротационно-пульсационно-кавитационном аппарате непрерывного действия при соотношении твердого к жидкому как 1:4 и при избыточном давлении 5 атмосфер на входе в аппарат и дальнейшей подачи материала во флотомашину с выделением цинка, как вредной примеси в пенный продукт и камерного продукта, направляемого на гравитационную классификацию, при которой осуществляют выделение мелкой и крупной фракций, направляемых по отдельности на мокрую магнитную сепарацию в сепараторах с постоянными магнитами с получением кондиционного железосодержащего концентрата, очищенного от цинка и отвальных хвостов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для переработки цинксодержащих отходов металлургического и горного производства, в частности цинксодержащих доменных, конверторных, электросталеплавильных пылей и шламов, а также цинк- и железосодержащих оксидных отходов черной и цветной металлургии.

Известен способ утилизации цинксодержащих отходов металлургического производства на ОАО «Западно-сибирский металлургический комбинат» (ОАО Черметинформация. Бюллетень Черная металлургия, №2, 2004 г., стр.66-70), включающий в себя размещение отходов на картах складирования для накопления, вылеживания и усреднения. После проведения вышеуказанных процедур отходы подвергают известкованию и автотранспортом отправляют в аглоцех для производства агломерата.

Недостатком этого способа является невозможность снижения влажности цинксодержащих отходов в картах накопителях до необходимого уровня, что не дает возможности быстрого использования отходов в последующей их переработке. Естественное усреднение материала требует значительного количества времени и не обеспечивает получение требуемого качества материала. Способ не обеспечивает удаление цинка как вредной примеси для доменного производства, в связи с этим богатые железом шламы имеют ограниченное использование в процессе повторной переработки.

Известен способ вовлечения в рециклинг твердой фазы цинксодержащих шламов золошламонакопителей ОАО «Северсталь» (Фоменко А.И. Золошламонакопители предприятий черной металлургии: технологические и геоэкологические аспекты их эксплуатации, Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, №7, 2005 год, стр.61-64). Способ включает в себя накопление цинксодержащих шламов в картах золошламонакопителей. После обезвоживания шлам проходит несколько стадий обработки, это термообработка, измельчение, рассев, магнитная сепарация, в результате получается железосодержащий концентрат, который может быть использован в процессе рециклинга не в полном объеме, а лишь частично, так как способ не решает главной задачи, а именно получение кондиционного железосодержащего концентрата и удаление цинка как вредной примеси.

Известны способы пирометаллургического удаления цинка из железосодержащего оксидного сырья (Ульянов В.П., Булавин В.И. и др. Переработка некондиционных железосодержащих пылей и шламов металлургических переделов, Сталь, №12, 2002 г., стр.69-75; RU 2016116, C1 15.07.1994; RU 94001970, A1 27.01.1996; RU 2003127870, A 10.04.2005; Фриден Р., Хансманн Р.И. др. Новый процесс металлизации железных руд и переработки отходов. Сталь, №4, 2001 г., стр.69-72; Шнайдер В.-Д., Шваб Б. и др. Переработка цинксодержащей вторичной пыли. Черные металлы, №11, 1998 г., стр.55-60).

Пирометаллургические процессы удаления или возгона цинка проводятся либо в плавильных печах, либо в термических печах различной конструкции. Предварительно подготовленный материал загружается в печи и подвергается нагреву, при котором происходит восстановление железа и возгон цинка, который впоследствии улавливается в рукавных фильтрах и направляется на дальнейшую переработку.

К недостаткам пирометаллургического способа переработки цинксодержащих отходов следует отнести следующие: это повторное образование настылей в термических печах при возгоне цинка, большие капитальные затраты на осуществление данного производства, а также чрезмерно высокие затраты на энергоносители, необходимые для проведения пирометаллургического процесса, так как процесс возгона цинка ведут при температурах 900-1450 градусов, а при жидкофазном процессе при температуре выше температуры плавления материала, превышающей 1450 градусов. При высоких технологических температурах процесс становится экологически вредным, так как происходит выгорание и выброс в атмосферу различных вредных веществ, присутствующих в отходах. Таким образом цинксодержащие пыли и шламы при дорогостоящем пирометаллургическом способе переработки, даже если принять их начальную стоимость нулевой, в итоге, пройдя все стадии переработки, становятся чрезмерно дорогими, что экономически невыгодно.

Известен способ переработки цинксодержащих пылей и шламов металлургического и горного производства, включающий складирование пылей и шламов в золошламонакопителях и их переработку (Кокорин В.Н. и др. Промышленный рециклинг техногенных отходов. Учебное пособие, Ульяновск, 2005, с.19-22), который является наиболее близким аналогом к предложенному способу по совокупности признаков и назначению и может быть принят в качестве прототипа.

Цель предлагаемого изобретения - внедрение в производство значительно менее дорогого и более эффективного способа переработки цинксодержащих пылей и шламов металлургического и горного производства, который позволит значительно увеличить объемы переработки цинксодержащих пылей и шламов, имеющих место быть при ведении обогатительных и металлургических процессов, и в большем объеме использовать их в дальнейшем переделе, а также снизить экологическую нагрузку в местах сосредоточения вредных отходов металлургического и горного производства.

Поставленная цель достигается за счет того, что в схеме переработки использован комбинированный флотогравитационный способ обогащения цинксодержащих пылей и шламов с использованием на стадии дезинтеграции исходного сырья, ротационно-пульсационно-кавитационного аппарата непрерывного действия (РПКАНД). РПКАНД относятся к средствам, обеспечивающим интенсификацию технологических процессов, в том числе в горно-обогатительной промышленности, наряду с ультразвуковой и электроимпульсной обработкой. РПКАНД перспективны вследствие относительной простоты конструкции и высокой энергетической эффективности. РПКАНД на стадии дезинтеграции обеспечивает воздействие на пульпу гидродинамических пульсаций, акустических волн, резонанса, а также кавитационное воздействие, при этом минеральные частицы, находящиеся в обрабатываемой пульпе, измельчаются, происходит их гидратация, меняется фазовый состав, а также меняется форма частиц, в результате получаем отделенные друг от друга с зачищенными поверхностями минеральные частицы цинка, железа, меди и др. Процесс дезинтеграции минерального вещества в аппаратах РПКАНД необходим для того, чтобы последующие стадии обогащения проходили более эффективно и давали необходимый результат. В процессе проведения работ по дезинтеграции цинксодержащих пылей и шламов металлургического и горного производства в РПКАНД использовались различные режимы его работы и соответственно получали различные результаты. Так при изменении соотношения твердого к жидкому (Т:Ж) в интервале 1:1-5 и избыточном давлении на входе в РПКАНД в пределах 2-10 атм. оптимальный результат получили при следующих параметрах: соотношение Т:Ж как 1:4 при избыточном давлении на входе в РПКАНД 5 атмосфер.

Процесс обогащения цинксодержащих пылей и шламов металлургического и горного производства проходит по следующей схеме, см. чертеж. Цинксодержащие пыли и шламы из мест складирования, а также текущие пыли и шламы в виде пульпы по трубопроводам насосами подаются в РПКАНД, в котором происходят вышеописанные процессы разделения минерального сырья на микронные составляющие, после проведенной дезинтеграции материал поступает в комбинированную флотомашину (КФМ), где происходит стадиальная флотация минералов цинка пузырьками воздуха и их переход в пенный продукт, т.е. с пенным продуктом удаляется цинк, причем в результате проведенных работ было установлено, что процесс флотации в КФМ проходит эффективно даже без применения какого-либо дополнительного реагентного режима флотации. Однако в каждом конкретном случае обогащения цинксодержащих пылей и шламов для усиления эффекта флотации целесообразно применять известные флотореагенты. Камерный продукт флотомашины подвергается классификации в гидроаэролифтной машине (ГАМ) (Кармазин В.И. и др. Процессы и машины для обогащения полезных ископаемых, М.: Недра, 1974, стр.250-253) на мелкую и крупную фракции, которые на следующей стадии обогащения, каждая фракция в отдельности, подвергаются мокрой магнитной сепарации, на сепараторах стандартной конструкции с постоянными магнитами, в результате получаем кондиционный железосодержащий концентрат, очищенный от цинка как вредной примеси, отвальные хвосты и кондиционный цинковый флотоконцентрат.

Таким образом следует сделать вывод о том, что технический результат достигнут и что использование во флотогравитационной схеме РПКАНД эффективно для переработки цинксодержащих пылей и шламов металлургического и горного производства с получением кондиционных цинкового и железосодержащего концентратов с минимальными затратами и высокой производительностью, вследствие чего также снижается нагрузка на природоохранные объекты.