§ 35. Вельцевание цинковых кеков

Требуется выполнить расчеты по вельцеванию цинковых кеков, состав которых приведен в таблице 83. Количество кеков определено материальным балансом (таблица 84).

Целью вельцевания является извлечения цинка, свинца и кадмия в обогащенный продукт – вельц-окись. Благородные металлы и медь остаются в клинкере. Недостатком процесса является необходимость перерабатывать клинкер, сравнительно бедный по содержанию ценных компонентов.

35.1 Расчет выхода и состава вельц-окисн

Расчет ведем на 100 кг цинковых кеков. Степень возгонки цинка, свинца и кадмия зависит от качества приготовления шихты, соблюдения технологического режима процесса вельцевания, а также от состава цинковых кеков. Обычно при вельцевании кеков степень возгонки составляет, %: цинка 92–93,7, свинца 90–91, кадмия 94–96.

Для расчета принимаем извлечение, %: цинка 93,5, свинца. 90,5, кадмия 94.

Определяем количество ZnO. Перейдем в вельц-окись цинка 19,16•0,935=17,91 кг. Отсюда количество ZnO равно 81,4•17,91/65,4=22,29 кг.

Количество РbО. Перейдет в вельц-окись свинца 5,04•0 905=4,56 кг. Отсюда количество РbО равно 223,2•4,56/207,2=4,91 кг.

Количество CdO. Перейдет в вельц-окись кадмия 0,33•0,94=0,31 кг. Отсюда количество CdO равно 128,4•0,31/112,4=0,35 кг.

В процессе вельцевания кеков потоком газов механически уносится значительное количество компонентов шихты. Поэтому суммарное содержание ZnO, РbО и CdO в вельц-окислах составляет в зависимости от состава исходного сырья и условий проведения процесса 65–90%. В нашем случае сумма ZnO + РbО + CdO = 27,55 кг. Принимаем, что эта сумма составляет в вельц-окислах 75%, количеством прочих летучих компонентов в расчете пренебрегаем. С учетом этого определяем выход вельц-окислов равным 27,55/0,75=36,73 кг.

В вельц-окиси содержится, %: Zn 17,91/36,73•100=48,76; Pb 4,56/36,73•100=12,42; Cd 0,31/36,73•100=0,84.

Поступит в вельц-окись компонентов шихты за счет механического уноса 36,73–27,55=9,18 кг.

35.2 Расчет расхода коксовой мелочи

В вельцевании ZnO восстанавливается до металла:

ZnO + СО = Zn + СО₂; СО₂ + С = 2СО.

Одновременно происходит восстановление и других окислов. Феррит цинка тоже восстанавливается до металла:

ZnO•Fe₂O₃ + 4СО = Zn + 2Fe + 4CO₂.

Происходит восстановление ферритов меди, кадмия. Сульфаты кальция, магния восстанавливаются до сульфидов:

MgSO₄ + 4СО = MgS + 4СО₂; CaSO₄ + 4СО = CaS + 4СО₂.

Идет восстановление до сульфидов и сульфатов других металлов; присутствующих в шихте вельцевания. Поэтому в целях уменьшения потерь цинка и повышения растворимости цинка в вельц-окиси важно цинковые кеки перед вельцеванием как можно лучше отмыть от воднорастворимых сульфатов. Наличие в шихте свободной СаО способствует повышению извлечения цинка, так как меньше образуется сульфидов цинка.

Определяем расход углерода по количеству кислорода, которое необходимо перевести в СО. Из таблицы 83 рационального состава цинкового кека это количество на 100 кг кека составляет 23,83 кг; расход углерода равен 12•23,83/16=17,87 кг.

Для того чтобы протекал процесс восстановления, необходимо, чтобы СО₂ по мере ее образования тут же восстанавливалась до СО. Для этого в шихту вельцевания задают избыток коксовой мелочи; практически в шихту вельцевания задают коксовой мелочи в 1,8–2,4 раза больше теоретически требуемого количества. Принимаем для расчета коэффициент избытка восстановителя равным 2,1. Количество, загружаемого углерода, равно 17,87•2,1=37,53 кг. Зольность коксовой мелочи составляет 12 %.. Расход коксовой мелочи равен 37,53/0,88=42,65 кг, или 426,5 кг на 1 т перерабатываемых цинковых кеков, что согласуется с заводскими данными по расходу коксовой мелочи.