Обжиг цинковых концентратов во взвешенном состоянии
|
Развитие этого метода явилось результатом поисков более интенсивного и совершенного способа обжига концентратов, чем описанный выше обжиг в многоподовых печах. Впервые в промышленном масштабе обжиг цинковых концентратов во взвешенном состоянии был осуществлен в 1930 г. на заводе в Трейл (Канада). Для этой цели были реконструированы восьмиподовые печи Веджа диаметром 7,6 м (рис. 13). Из печей были удалены второй, третий, четвертый и пятый поды и оставлены два верхних и два нижних пода, были внесены некоторые изменения в систему газоходов, изменен способ подачи шихты и удаления огарка. В образовавшейся на месте удаленных подов камере были установлены горелки для сжигания концентрата. Концентрат загружают через питатель на периферию первого подсушивающего пода. Здесь его подсушивают горячими газами из камеры сгорания и направляют для окончательной подсушки на второй пoдcyшивающий под (до содержания 0,5% H2O), откуда через шнековый питатель передают в шаровую мельницу, где измельчают все спекшиеся частицы (95% класса — 74 мкм).  Подсушенный концентрат, нагретый до 95—100 °С, из бункера через соответствующие питатели загружают в два воздушных инжектора и подают в горелку, где он смешивается со вторичным воздухом и смесь под давлением вводится тангенциально в верхнюю часть камеры горения. Чугунные горелки имеют приспособление для завихрения смеси воздуха и концентрата. Благодаря этому загорание происходит вблизи торца горелки. Температуру в камере горения поддерживают в пределах 950—1000 °С и производительность печи составляет 100—130 т концентрата в сутки. Около 60% от массы загружаемого концентрата осаждается на под в нижней части камеры и подвергается дополнительной десульфуризации, а около 40%, относящихся к наиболее мелким частицам, выносится газами из печи. Так как эта часть шихты успевает достаточно полно обжечься и ее не требуется возвращать на вторичный обжиг, столь высокий пылевынос не помешал успешному и широкому внедрению процесса в производство. Пыль улавливается в циклонах, под паровыми котлами и в электрофильтрах. Всего улавливаетя около 98% улетающей из печи пыли. Циклонную пыль возвращают на нижние поды печей, а пыль из котлов и электрофильтра поступает на выщелачивание. В котле утилизируется немного более половины тепла, выделяющегося при обжиге концентрата. На 1 т концентрата получают 0,8 т пара с избыточным давлением 13 am. Обжиговые газы с температурой около 900 °С переходят через концентрическое отверстие вокруг центрального вала в нижнюю подсушивающую камеру и через боковые газоходы в верхнюю подсушивающую камеру. Объем циркулирующих газов регулируют так, чтобы поддерживать температуру в нижней сушильной камере от 230 до 260 °С и в верхней камере от 130 до 180 °С. Из сушильных камер газы возвращаются в камеру сгорания вместе с подсушенным концентратом и воздухом, необходимым для горения концентрата. Такая циркуляция газов имеет важное значение не только для сушки концентратов, но и для поддержания постоянной температуры в камере сгорания. Обжиговые газы получают с содержанием до 9% SO2 и используют для производства серной кислоты или на другие нужды. При обжиге концентрата, содержащего, %: 51 Zn, 3,5 Pb, 11,4 Fe, 32,5 S и 10 Н2О, получают продукты, состав которых приведен в табл. 16.  На заводе в Трейл для интенсификации обжига применяют воздух, обогащенный кислородом. При добавке в дутье около 8,5 m/muh кислорода производительность печи возрастает до 150 т/сутки концентрата. При добавлении 28 м3/мин кислорода, что соответствует содержанию его в дутье 27,9%, производительность увеличивается до 210 т/сутки концентрата при содержании в огарке не более 0,3% сульфидной серы. При этом концентрация SО2 в газах достигла 10% и использование тепла отходящих газов выросло на 15%. При использовании воздуха, обогащенного кислородом, обжиговые печи работают более ровно, однако при значительном повышении концентрации кислорода необходимы специальные меры для охлаждения камеры сжигания печи, чтобы предотвратить оплавление материала. На заводах Корпус-Кристи, Эйтрхейм, Рисдон, Фермонт и др. работают печи, аналогичные печам завода Tpейл.  Для увеличения производительности в некоторых печах для обжига во взвешенном состоянии сушильные поды расположены ниже подов, предназначенных для дожигания. При этом в печи устанавливают укороченный центральный вал с конической крышкой из хромистой стали, охлаждаемой воздухом (рис. 14). Благодаря этому объем камеры сгорания увеличился и упростилась конструкция механизма для перегребания концентрата. Существенные улучшения в конструкцию печи для обжига во взвешенном состоянии были внесены на цинковом заводе в Шопеницах (ПНР). Вместо подсушивающего пода здесь сделан куполообразный свод, на котором установлена круглая вертикальная шахта диаметром 3 м и высотой 14 м (рис. 15). Шахта установлена для дожигания концентрата, уменьшения выноса пыли из печи, охлаждения газов и подогрева вдуваемого в печь воздуха. Такая конструкция позволила повысить производительность печи с 65 до 150 т концентрата в сутки и сократить вынос пыли с 40 до 30%.  Влажные концентраты перед обжигом подсушивают в газоходе, футерованном шамотным кирпичом. Для этой цели используют обжиговые газы, движущиеся со скоростью, приводящей концентрат во взвешенное состояние, в котором сушка протекает более интенсивно. Концентрат в потоке газа проходит через сепаратор для отделения крупных частиц, которые направляют в шаровые мельницы. Дoизмeльчeнный, высушенный концентрат и пыль из циклонов поступают в бункера для хранения сухого концентрата, а обжиговые газы после очистки направляют на сернокислотное производство. Концентрат из бункеров подают в форсунки для сжигания в обжиговой печи. Форсунки установлены в верхней половине печи и подняты под углом 20° к горизонту. Для очистки газов служат четыре циклона диаметром 1,8 м. Уловленная пыль, выход которой достигает 16%, непрерывно возвращается в печь. Эта пыль содержит 5—6% S. На двух нижних подах дообжигают крупные частицы концентрата. Обжигаемый концентрат содержит, %: 60 Zn; 0,5 Fe; 31S: 0,3Cd; IPb. Обжиг ведут без сжигания топлива. Мелкий огарок, содержащий 0,3% S, перерабатывают гидрометаллургическим способом, а более крупный огарок, содержащий до 1,5% S — пирометаллургическим. Обжиг ведут при температуре 980—1020 °С. При этом газы в рабочем пространстве печи содержат до 10—11% SO2, а газы, поступающие на сернокислотный завод, — до 7,5% SO2. Тепло отходящих газов используют для подогрева подаваемого в печь воздуха. К преимуществам обжига во взвешенном состоянии перед обжигом в многоподовых печах относятся: высокая производительность (150 т/сутки и более); почти полное отсутствие расхода топлива; низкое содержание в огарке феррита цинка и сульфидов; возможность производства пара в утилизационных установках и экономия в рабочей силе (на заводе Трейл, например, при переходе от обжига в многоподовых печах к обжигу во взвешенном состоянии вместо 25 ранее установленных печей Веджа работают только 8 переделанных печей). В то же время процесс обжига во взвешенном состоянии имеет ряд недостатков, а именно: сложность обслуживания агрегата, необходимость доизмельчения и сепарации концентратов перед обжигом, высокий расход электроэнергии, повышенное содержание сульфатов в огарке, большой пылевынос и трудность обеспыливания газов, получение очень мелкого огарка, осложняющего процессы сгущения после выщелачивания. Часть этих трудностей исчезает при обжиге в кипящем слое. |
