» » Обжиг в пирометаллургии цинка
29.04.2015

Цель обжига цинковых концентратов в пирометаллургическом производстве заключается в том, чтобы возможно полнее удалить серу из концентратов и окислить сернистые соединения цинка и других металлов; отогнать при обжиге свинец, кадмий, мышьяк и сурьму, превратить мелкие частицы обожженного концентрата в более крупные зерна и придать последним пористую структуру. Сера, свинец, кадмий и некоторые редкие металлы, содержащиеся в концентратах, представляют значительную ценность. При обжиге стремятся получить концентрированные по содержанию SO2 обжиговые газы, пригодные для производства серной кислоты, и уловить возгоняемые полезные металлы.
Совместить в одном аппарате полное удаление серы со спеканием материала ввиду быстрого оплавления шихты довольно затруднительно. Поэтому обжиг концентратов для последующей дистилляции чаще проводят в две стадии, хотя в практике и известны заводы, применяющие обжиг в одну стадию.
В первой стадии концентрат предварительно обжигается на порошок до остаточного содержания серы 8—12% с отгонкой большей части свинца, кадмия, мышьяка и сурьмы. Во второй стадии из концентрата выжигается остаток серы, дополнительно возгоняются свинец и кадмий и осуществляется агломерация обожженных зерен. Первую стадию обжига проводят в основном в многоподовых механических печах, вторую — на агломерационных машинах.
Существует множество разновидностей многоподовых печей с механическим перегребанием, но все они различаются только конструктивными деталями, принцип же действия их один.
Изображенная на рис. 6 многоподовая печь состоит из цилиндрического вертикального стального корпуса диаметром 7—8 м и высотой до 12 м, установленного на колоннах. Общая рабочая площадь подов печи обычно составляет 200—300 м2 Корпус печи снаружи покрыт тепловой изоляцией, а внутри футерован шамотным кирпичом и разделен по высоте огнеупорными подами на 7—11 этажей. Внутри корпуса находится полый стальной вал диаметром 1,2—1,5 м, имеющий на каждом поду перегребное устройство, состоящее из жаростойких пустотелых рукавов и литых гребков. Внутри вала расположены трубопроводы для подачи в печь холодного и горячего воздуха и подвода воздуха для охлаждения гребков. Внешняя поверхность вала футерована огнеупорным кирпичом или жаростойким бетоном. Вал печи приводится в движение электродвигателем через редуктор и пару зубчатых конических шестерен. Скорость вращения вала — один оборот за 1—3 мин. Печные установки оборудованы воздухопроводящей системой от вентиляторов среднего давления и системой газоходов для отвода обжиговых газов.
Обжиг в пирометаллургии цинка

Печь питается шихтой непрерывно. Для этой цели над верхним подсушивающим подом установлен бункер с ленточным или тарельчатым питателем. Подсушенный на верхнем открытом поду концентрат перегребается гребками от периферии к центру и через специальное отверстие пересыпается на первый рабочий под, где воспламеняется. Здесь гребки перемещают и одновременно перемешивают материал от центра к периферийным пересыпным отверстиям На втором поду материал перегребается в обратном направлении и т. д. Таким образом, концентрат проходит всю печь и выгружается из нее через периферийную разгрузочную воронку последнего нижнего пода. Во время движения на поду и особенно при пересыпании с пода на под концентрат вступает в контакт с кислородом воздуха и обжигается. Воздух подается в печь через специальные отверстия в вале и через перегребные устройства. Максимальная температура 950—970° развивается на втором или третьем подах. Регулирование температуры осуществляется изменением скорости питания печи.
Выход огарка составляет 85—90% от сухого концентрата в зависимости от его состава и степени обжига. Запыленные обжиговые газы на выходе из печи содержат около 5% SO2 и поступают на сернокислотное производство. По пути газы очищаются от пыли в циклонных пылеуловителях и электрофильтрах. Возгоны свинца и кадмия концентрируются в пылях электрофильтра.
Производительность печей зависит от многих факторов качества концентрата, температуры и желаемой глубины обжига, интенсивности перемешивания и др.; при обжиге до содержания серы 10—12% она составляет 60—70 т/сутки.
Огарок с температурой 500—600° разгружается из печи в охлаждающий барабан и затем идет на агломерацию.
Агломерирующий (спекающии) обжиг полуобожженных цинковых концентратов ведут на ленточных (прямолинейных) или круглых агломерационных машинах. Ленточные машины по конструкции аналогичны машинам, применяемым для спекания свинцовой шихты. По принципу работы круглая агломерационная машина не отличается от ленточных машин.
Машина (рис. 7) состоит из стального несущего кольца диаметром 8—10 м. на котором радиально установлены отсасывающие коробки (вакуум-камеры), перекрытые сверху колосниковыми решетками. Коробки соединены трубами с одной из двух-трех камер центрального распределительного барабана. Неподвижная часть камер распределительного барабана сообщается с эксгаустерами для отсоса газов. Многокамерное устройство барабана позволяет раздельно отсасывать богатые и бедные сернистые газы Кольцо вращается со скоростью 1 оборот за 1,5—2 часа.
Обжиг в пирометаллургии цинка

Шихта через небольшой бункер загружается. На решетку слоем 250—300 мм. Воспламенение шихты осуществляется зажигательной печью, установленной над решетками. Готовый агломерат сбрасывается ножом, установленным под углом к радиусу.
Состав шихты зависит от схемы обжига. При двухступенчатом обжиге в состав шихты входят частично обожженный концентрат, пыль из циклонов и газоходов, просыпь из-под колосников машин, оборотный агломерат и др. Иногда (при недостатке серы) в шихту добавляют углеродистое топливо или сырой концентрат. Начальное содержание серы в шихте поддерживают в пределах 7—8%. При одноступенчатом обжиге основными составляющими шихты являются оборотный агломерат и сырой концентрат в соотношении 4 :1 или 5:1.
Флюсы в шихту не добавляют. Изредка для улучшения отгонки свинца и кадмия в нее вводят добавки хлористых солей. Компоненты шихты дозируют и тщательно перемешивают в обычных смесительных аппаратах. Для улучшения газопроницаемости шихту увлажняют, подают на решетку постель из крупного агломерата и возвращают часть готового агломерата На цинковом заводе в Нивенхейме (ФРГ) с целью повышения газопроницаемости шихты и производительности агломерационной машины введена грануляция частично обожженного концентрата на чашевом грануляторе.
Шихта спекается при температурах 1200°, при которых окислы свинца и кадмия возгоняются. Большая скорость и высокая температура обжига достигаются за счет просасывания через шихту значительных объема воздуха.
Производительность машины по годному агломерату при двухступенчатом обжиге составляет 4—5 т/сутки на 1 м2 площади всасывания. При одноступенчатом обжиге она значительно ниже. Готовый агломерат содержит 0,5—0,8% серы и представляет собой плохо спеченные куски пористого материала. Перед подачей на дистилляцию его подвергают дроблению и грохочению. Классы мельче 1 мм и крупнее 5 мм возвращают в оборот На восстановление и дистилляцию направляют фракцию крупностью от 1 до 5 мм.
В 1958 г. Гинцветметом и Беловским цинковым заводом на основе лабораторных опытов проведены промышленные испытания обжига концентратов в кипящем слое с получением огарка пригодного для дистилляции. В ходе промышленных испытаний (Гинцветмет) выявилась возможность проведения обжига в кипящем слое 1100—1120° с большой степенью отгонки свинца и кадмия и получением огарка в виде оплавленных гранул, пригодных непосредственно для дистилляционного и электротермического процессов.
Полученный огарок был близок по гранулометрическому составу к заводскому агломерату. В обожженном продукте оставалось 0,2—0,3% Pb, 0,01% Cd и 0,4—0,6% S. Производительность печи достигала 11—13 т/м2*сутки. Свинец возгонялся на 80—85%, кадмий — на 95—97%.
Новый метод обжига цинковых концентратов имеет значительные преимущества, ликвидируется агломерационный передел, повышается извлечение кадмия и свинца, получаются обжиговые газы с высокой концентрацией SO2 и интенсифицируется процесс.