Реферат: Обжиг цинкового концентрата

Рассмотрим химизм процессов в более широком диапазоне условий, чтобы представить последствия отклонения от принятых в практике режимов.

От температуры начала заметного окисления сфалерита и до 900^о С первичным твердым продуктом является ZnS. Следовательно, при температуре < 900-1000^о С окисление идет по реакции: ZnS+1.5O₂ =ZnO+SO₂

Причем, чем интенсивней окисление ZnS за счет повышения t и P, тем больше дебаланс между убылью количества ZnS и прибылью количества ZnO в обжигаемых образцах. Обусловлено протеканием реакции: ZnSтв+O₂ =Zn_пар +SO₂

Далее пары цинка окисляются. Изоморфное железо при окислении сразу образует ZnFe₂ О₄ , полностью связывается с цинком в феррит. Феррит, полученный при t<1000^о С, фактически немагнитен и плохо растворим в растворах H₂ SO₄ . Но при t>1000^о С становится ферромагнитным с той же растворимостью Связывание Fe²⁺ в силикаты, уменьшает фирритизацию Zn в огарке.

В окалинах на зернах сфалерита сульфатная сера обнаруживается во внешней части, это свидетельствует об образовании сульфата цинка. При этом образуются или ZnSO₄ (на воздухе в изотермических условиях устойчив до 670^о C) или ZnO^. 2ZnSO₄ (760^о С). При наличии в газовой фазе SO₃ эти сульфаты не диссоциируют и при более высоких температурах. Т.о., вторичные сульфаты в зависимости от температуры и давления SO₃ образуются по реакциям:

ZnO+SO₃ = ZnSO₄ ,

ZnFe₂ O₄ +SO₃ = ZnSO₄ +Fe₂ O₃

3ZnO+2SO₃ =ZnO^. 2ZnSO₄

3ZnFe₂ O₄ +2SO₃ =ZnO^. ZnSO₄ +Fe₂ O₃

При повышении температуры степень сульфатиризации ZnO и ZnFe₂ O₄ изменяется, проходя через максимум. Температура максимума сульфатиризации зависит от концентрации SO₃ в газовой форме, а значит от концентрации SO₂ и O₂ , при чем с повышением кислорода в дутье до 28%, такие показатели работы печи, как производительность- увеличиваются, содержание SO₂ в отходящих газах - увеличивается, содержание цинка в огарке - увеличивается, с дальнейшим же ростом кислорода в дутье происходит обратное.

Для гидрометаллургической обработки имеет значение влияние условий обжига на растворимость феррита цинка. Чем мельче, пористей феррит, тем легче он растворяется. Укрупнению феррита способствует обжиг с t>1000^о С, быстрое охлаждение огарка дает обратный эффект, но более слабый.

ZnSiO₄ - кислорастворимое силикатное образование технологически опасно. В условиях КС - образование результат сростков ZnS с породообразующими минералами, спекание соударяющихся зерен. Усилению образования способствует обжиг t>1000^о С, когда частичная отгонка цинка в результате реакции ZnS+1.5O₂ =ZnO+SO₂ с последующей конденсации окислившегося цинка на силикатных фазах. Аналогичным образом усиливается и ферритизация цинка.

Тип аппаратурного оформление обжига в КС

Конструктивно печи КС различаются профилем поперечного сечения, величиной отношения надслоевого объема печи к площади пода, способом загрузки шихты в печь, конструкцией воздухораспределительной подины.

Аппаратурная схема обжига цинковых концентратов в печи КС

1 – воздушные камеры; 2 – воздухопровод; 3 – подина печи; 4 – кипящий слой; 5 – загрузочная течка; 6 – ленточный питатель; 7 – бункер для дробленого концентрата; 8 и 10 – ленточные транспортеры; 9 – дисковая дробилка; 11 – бункер для концентрата; 12 – грейферный кран; 13 – печь КС; 14 – сводовая термопара; 15 – циклон; 16 – газоход; 17 – шнек-затвор; 18 – охлаждаемый стояк; 19 – течка для огарка; 20 – аэрохолодильник; 21 – дымосос; 22 – коллектор грязного газа; 23 – электрофильтр.

На рис. приведена схема цепи аппаратов для обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя (КС). Конструктивно печи кипящего слоя различаются по форме поперечного сечения (круглое или прямоугольное), по площади пода, отношению объема надслоевого пространства к объему кипящего слоя, конструкции сопел для подачи воздуха, методу загрузки шихты в печь.

В настоящее время на цинковых заводах работают печи кипящего слоя с площадью пода от 21-35 до 72-123 м² . В них можно обжигать 100-800 т концентрата в сутки, т.е. от 5 до 10-20 т/(м² ×сут). На многих заводах используют избыточное тепло кипящего слоя и тепло отходящих газов для производства пара.

Очень ответственным элементом конструкции печи является воздухораспределительная подина. Подину печи выполняют из жароупорного бетона на стальном перфорированном листе с вставленными в отверсти соплами для распределения дутья оавномерно по всей площади. Площадь сечения отверстий в соплах по отношению к площади пода составляет 0,8-1,0%. В форкамере сопла расположены чаще и воздуха на единицу площади попадают больше для предотвращения залегания загружаемой шихты на подину.

Тонкие фракции выносятся с дутьем из КС и обжигается во взвешенном состоянии. Пылевая часть огарка улавливается в пылеуловителях и выгружается из них на выщелачивания. Грубодисперная часть огарка выгружается из печи через сливной порог и тоже направляется на выщелачивание.

Для стационарного теплового режима обжига необходим тепловой баланс в КС, который обеспечивается отводом тепла из слоя, %: с обжиговыми газами 60, с огарком, с пылью и через стенки печи 20. Остальное тепло надо отводить специальными средствами, чтобы избежать нагрева в слое. Обычно это осуществляют трубчатыми кессонами испарительного охлаждения.

Узел пылеулавливания состоит из котла-утилизатора, одной или двух ступеней циклонов для грубого пылеулавливания и электрофильтров для тонкого пылеулавливания. Обеспыленный газ направляют в сернокислое производство.

Дутье воздуха в печь подают от трубовоздуходувки по воздуховодам в воздушную коробку, расположенную под воздухораспределительной подиной. А далее воздух через сопла в подине под определенным давлением поступает в КС.

Транспортировку огарка печей КС осуществляют или в виде пульпы, или в сухом виде. Транспортировка пульпы аппаратурно проще, чем сухого огарка. Но транспорт пульпы имеет тяд серьезных недостатков:

1)отсуствие буферного склада огарка перед цехом выщелачивания;

2)отсуствие весивого контроля огарка, поступающего на выщелачивание:

3)усложнение схемы выщелачивания операциями гидроклассификации и обработки песковой фракции.

Отмеченные недостатки гидротранспорта огарка обьясняют предпочтение в мировой практике транспортировки от печей КС сухого огарка. В этом случае горячий огарок охлаждают либо в водоохлаждаемых холодильниках, или в аэрохолодильниках с КС. Охлажденный огарок транспортируют. Сухой огарок подвергают аэросепарации или рассеву на виброситах с последующим измельчением крупной фракции в шаровой мельнице. После измельчения огарок отправляют на выщелачивание.

Технологический расчет обжига цинкового концентрата

Расчет вещественного состава сульфидного цинкового концентрата

Химический состав цинкового концентрата, %:

Zn	Cu	Pb	Cd	Fe	S	SiO2	CaO	MgO	Прочие
48,55	1,80	0,80	0,30	8,30	33,02	1,50	0,90	0,50	3,70

Расчет ведем на 100 кг сухого концентрата.