книги из ГПНТБ / Лакерник, М. М. Электротермическое оборудование. (Руднотермические печи)

Кампания печи длится более двух лет.

По накопленный данный, наиболее подходящими для описанного процесса являются концентраты, содержащие 65-76%свинца.

К преимуществам процесса относятся небольшие объем капитало­ вложений и расход кокса, простота технологического процесса,а так­ же получение гэаов с относительно высокой концентрацией S0Z , до­ пускающей их использование для производства серной кислоты.

Эксплуатационные данные свинцового завода “Роншер" приведе­

роплавки свинцового агломерата, полученного из рядового концент­ рата, содержащего 45-50$ свинца.

Исследования проводились в трехфазной прямоугольной печи площадью 19,6 м2 мощностью 2400 ква со ступенями напряжения от 84 до 120 в при силе тока 21 тыс.а.

Подина выкладывалась хромомагнезитовым кирпичом обратным сводом в стальном сварном противне. Свод арочный, из шэмотного кирпича. Три угольных электрода диэметром 700 мм каждый распола­ гались по продольной оси.

Герметизация электродных отверстий осуществлялась при помо­ щи телескопических гидравлических устройств. Впоследствии от них отказались из-за ряда недостатков, в первую очередь, выплески­ вания воды в печь и на свод.

Загрузочные устройстве диаметром 250 мм располагались по пять с каждой длинной стороны, печи. Свинцовый и шлаковый шпуры находились в противоположных торцах печи, а штейновый шпур - на одной из продольных стен. Шлак гранулировали. Газы дожигали в охлаждаемой водой стальной камере. Пыль улавливали в рукавных

фильтрах.

При напряжении 84 в, глубине ванны 1200 мм и слое кокса 100 мм заглубление электродов равнялось 600 мм и температуре

81

способ получения металла в горизонтальных ретортах непрерывно совершенствовался.

На сиену еыу пришли вертикальные реторты, дистилляция в шахтной электропечи, шахтная плавка по способу Иипериал смелтинг и дистилляция в электропечах с расплавлениеи шихты.

Перерабатываемые цинковые концентраты чаще всего содержат 50-53$ цинка. Встречаются весьма богатые концентраты, содержаще до 60$ цинка, но нередки случви переработки концентратов, содер­ жащих не более 45$ металла. В среднем в концентратах содержится около 3$ свинца, хотя колебания в содержании этой примеси очень велики. Содержание свинца меняется от 0,3 до 9,0$. Содержание кадмия, как правило, равно 0,2-0*4$ и достигает иногда 0,7$. Содержание железа колеблется от 5 до 15$, кремнезема - от 2 до 6$ и меди - от 0,2. до 1,5$.

Выбор наиболее рациональной схемы переработки концентратов для того или иного заводе определяется конкретными техническими и экономическими факторами.

При прочих равных условиях концентраты, более богатые цин­ ком и содержащие значительное количество редких и рассеянных элементов, целесообразнее перерабатывать гидрометаллургическим способом. Для переработки концентратов, содержащих много железа, кремнеземе и других примесей, более эффективен пирометаллургический процесс. В последние годы благодаря ряду усовершенство­ ваний гидрометаллургический способ получает определенные преиму­ щества .

Процесс получения цинка в шахтной электропечи

Первое современное крупное предприятие для получения цинка электротермическим способом было построено фирмой "Сент-Джозеф лед" в г.Джозефтвуне (шт.Пенсильвания) в 1930 г .

Завод "Джозефтаун" был запроектирован не переработку 109 т концентратов в сутки для производства окиси цинка. В 1936 г . бы-, ло разработано оборудование для конденсации цинка применительно к электротермическим нечем и начато промышленное производство металлического цинка. В период 1939-1940 г . в результате переобо­ рудования завода суточная переработка концентратов достигла 270 т, а после второй мировой войны количество перерабатываемых

концентратов возросло до 450 т в сутки с выпуском 145 т металли­ ческого цинке, около 90 т окиси цинка и 385 т серной кислоты.

С I960 г . оборудование завода позволяет перерабатывать до 750 т цинковых концентратов в сутки. Завод выпускает цинк двух

8 3

сортов ("высокосортный" и "первый сорт"), свободную от свинца окись цинка разных марок, кадмий и серную нислоту.

На производство высокосортного цинка (99,95$) направляют концентраты с.малым содержанием примесей, В среднем они содер­ жат, %: 57 I n ; 0,6 РЬ ; 32 S ; остальное Fe . Концентраты с более высоким содержанием примесей направляют на производство цинка низких марок.

Технологический процесс состоит из следующих основных ста­

дий:

1)обжиг сульфидных концентратов;

2)приготовление из обожженного продукта агломерата с высо­ кой механической прочностью;

3)восстановление цинка в электротермической шахтной печи

сконденсацией металлических пэров или сжиганием их для получе­ ния окиси цинка;

4)химическая переработка пыли из электрофильтров обжигово­ го и агломерационного цехов с целью получения свинцового кекэ, сульфата цинка и металлического кадмия.

Технологическая схема приведена на рис. 27 .

84

Обжиг цинковых к о н ц ен т р а т о в

При производстве цинка и окиси высоких марок необходимо, чтобы огарок содержал небольшое количество свинца и кадмия. Та­ кой огарок и пыль, богатую свинцом и кадмием,получают в процес­ се обжига концентратов в многоподовых печах в кипящем слое и в процессе двухстздийной агломерации огарка. Схема процесса обжига показана на рис. 28 .

Рис.28. Технологическая схема процесса дистилляции цинка в шахтной электропечи

Цинковый концентрат предварительно частично обжигают в мно­ гоподовой печи при недостатке воздуха и температуре.900°С, кото­ рую поддерживают нефтяными и газовыми форсунками.

Полуобожженный продукт, содержащий 23-24# серы и около 0,4# свинца, подают в печь для обжига в кипящем слое. Температуру

85

б слое поддерживают около 900°С и регулируют либо подачей воды или растворе сульфата цинка, либо изменением скорости загрузки.

Состав огарка от.обжига концентрата.с небольшим содержани­

Агломерация предварительно обожженного концентрата

Для плавки в шахтных печах требуется прочный и твердый аг­ ломерат определенных размеров. Для получения агломерата нужного качества на зэводе проводят двухстадийную агломерацию с добавле­ нием кварца в шихту машин второй ступени.

К агломерату, перерабатываемому электротермическими метода­ ми, Предъявляются особые требования:

1. Цинковый огарок должен быть превращен в пористый и проч­ ный агломерат, который без заметного истирания может выдержвть нагрузки, возникающие в шахте печи;

2 . Агломерат должен быть раздроблен и подвергнут грохочению, чтобы в шихту поступал материал, состоящий из кусков размером 5-20 мм и отличающийся определенным соотношением кусков разных размеров.

3. Содержание серы, свинца и кадмия в агломерате должно быть минимальный, особенно для производства высокосортного цинка и окиси.

На заводе установлены прямолинейные агломерационные машины размером 1,5x13,2 м. Агломерат для производства цинка первого сорта получают не двух агломерационных машинах, а для производст­ ва высокосортного цинка и окиси - на четырех агломерационных ма­ шинах о предварительным (две машины) и окончательным (две маши­ ны) спеканием.

Химический состав годного агломерата первой стадии, %:

55 Zn; 0,65 Pi } Q,2 S ; 0,01 Cd. ; 10 Fe ; 8,7 Si02 ; 1,2 CaO . Хими­ ческий состэв агломерате, полученного после второй стэдии спека-

ния,%56 2л; 0,00ЬРЬ ; 0,IS } 0,003Cd ; 10Fe ; 8,7 Л0г ; 1,2СаО .

Дистилляция в шахтных электропечах

Агломерат загружают в шахтные электропечи, в которых столб шихты, состоящий из равных объемов агломерата и кокса, нагревают электрическим током. Окись цинка, находящаяся в шихте, восстанав-

8 6

ливается до металла, и образовавшиеся пары вместе с окисью уг­ лерода удаляются из печи.

В настоящее время на заводе "Джозефтэун" установлено II шахтных электропечей для производства металлического цинка.

На рис. 29 показано устройство шэхтной электропечи. I

Рис.29. Схеме шэхтной электропечи для производства цинка:

I - бункера агломерата, коксе и дру­ гих видов сырья; 2 - прокзлочная печь; 3 - горелка; 4 - питатель; 5 - верхние электроды; 6 - нижние электроды; 7 -, водоохлзждаекый опорный обод; 8 - вра­ щающийся разгрузочный стол; 9 - ковшо­ вый транспортер; 10 - кольцевой газосборник; II - пэры цинка-и окиси уг­ лерода; 12 - конденсатор; 13 - жид­ кий цинк; 14 - окись углерода; 15 -

промывке газов

8 7

центре печи температура достигает 1300-1400°С, а у стен не пре­ вышает 900-950°С. Средняя температура в печи 1200°С.

Ситовый анализ шихты приведен ниже, %:

Количество кокса в шихте превышает теоретическую потребность

в3 раза, что соответствует отношению агломерата к коксу (по ве­ су) 43:19, поэтому при прохождении шихты через печь электропро­ водность ее изменяется незначительно. Некоторое увеличение элект­ росопротивления в нижней части печи-сопровождэется небольшим по­ вышением температуры в этой области, что способствует более пол­ ной отгонке цинка из шихты.

Для предотвращения спекания шихта в печи должна находиться

внепрерывном движении. По мерр отгонки цинка точка плавления шихты понижается и возможность ее спекания в нижней части печи возрастает. При неравномерном сходе столба шихты и образовании перемычек ток неравномерно распределяется по сечению печи, ■то приводит к частичному расплавлению шихты и нарушению процесса. При образовании твких спеков их разрушают "бомбой" - дюймовой водопроводной трубой длиной около 300 мм, заполненной водой и заваренной с обоих торцов. "Бомбу" вводят в горячую зону и взрыв ее разрушает перемычку.

Остатки от дистилляции убирэют с медленно вращающейся тэрели, на которую опирается столб шихты. После охлаждения все час­ тицы крупнее 19 мм отделяют и направляют в отвал. Отсеянный мел­ кий остаток отделяют и направляют на магнитную сепарацию для отделения восстановленного железе. Магнитную часть направляют

вотвал, 8 немагнитную, состоящую из кокса и неполностью вос­ становленного агломерата, разделяют дополнительно на воздушном сепараторе. Крупный кокс (крупнее 6,4 мм) направляют в печь, а мелочь кокса и агломерата после дополнительного измельчения до 0,84 мм - в шихту агломерации.

Успешное проведение процесса определяется в первую очередь постоянством состава и необходимого электрического сопротивле­ ния шихты. Эти условия создаются правильным выбором расхода кокса и его крупности. Слишком большой избыток кокса приводит к местным перегревам и снижает производительность реторты.

При описываемом способе прохождения тока по центральному

8 9