Файл: Циклонная плавка. (Теоретические основы, технология и аппаратурное оформление).pdf

24,8 %, Fe — 31,0 %, CaO - 14,5 %, MgO — 2,11 % и A120 3 — 4,7 %.

Подобные шлаки могут быть применены в производстве строительных материалов.

Ц и к л о н н а я п л а в к а о л о в о с о д е р ж а щ и х шла к о в . Применяемая в настоящее время схема для переработки оловосодер­ жащих шлаков состоит из трех самостоятельных агрегатов: отража-

тельной печи, отапливаемой газом, в которой осуществляется расплав­ ление шлаков; электрической печи, используемой в качестве миксера; фьюминг-установки, где проводится возгонка олова и других метал­ лов из поступающего расплава.

Известно, что у отражательных печей низкая удельная произво­ дительность и практически в них только плавится сырье. Поэтому за­ мена ее более совершенным плавильным агрегатом, каким является циклон, повлечет за собой увеличение производительности всей схемы в целом. Благодаря предварительной отгонке некоторой части цинка, олова и свинца значительно улучшаются технологические показатели такой схемы.

Всвязи с этим предприняты исследования по переработке олово­ содержащих шлаков в циклонных камерах [22]. В опытах основное внимание было уделено определению вляияния режимных факторов на степень возгонки цинка, свинца и особенно олова.

Вработе [23] описана схема полупромышленной циклонной уста­

новки КазНИИЭнергетики производительностью 550—900 кг/час. В зависимости от режима опыта коэффициент избытка воздуха под­ держивался в пределах 0,83—1,02. Учитывая фракционный состав материала и его абразивность, шлак в плавильный циклон загружали аксиально через течку, расположенную в крышке циклона. Подогре­ тый до 400—450° воздух подавался тангенциально односторонним вводом через сдвоенную шлицу площадью 0,021 м2. Жидкое топливо (соляровое масло) впрыскивали через центробежные форсунки, разме­ щенные в воздуховоде.

341

Химический состав шлака был следующим, %: Zn — 5,97, Sn — 0,26, Pb — 0,31, Feo6u; — 19,67, S — 1,48, Si02 — 28,84, CaO — 7,1, MgO — 3,2, AI2O3 — 7,68.

Поведение цинка и олова при переработке шлаков в циклонной камере в зависимости от содержания в них восстановителя наглядно показано на рисунке 133. Для построения графика использовались данные опытов с постоянным содержанием СО в газах.

Как видно из рисунка, при содержании 13% твердого восста­ новителя в шихте количество Zn в расплаве составляет 1,25%, Sn — 0,07, что соответствует степени возгонки примерно 75% Zn и 70% Sn.

Таким образом, регулируя состав газовой фазы и количество твердого восстановителя, добавляемого в исходный шлак, можно по­ добрать оптимальные условия для возгонки Zn и Sn. На наш взгляд, количество добавляемого твердого восстановителя в шихте может быть ограничено до 10—13%; содержание окиси углерода в газах, уходя­ щих из циклона, до 5—6%. При этих условиях обеспечивается доста­ точно высокая степень возгонки цинка (82,15%) и олова (80,4%).

Не менее интересные результаты по возгонке Zn и Sn получены в опытах с добавлением в шихту пирита. При содержании в шихте 3,72% серы извлечение олова в газовую фазу достигло 80,7%, а при

1,89% — только 34,9%.

Оловосодержащие шлаки перерабатывались также на промыш­ ленной циклонной установке производительностью 7 т/час. В случае использования природного газа определялся удельный расход топлива на переработку этого сырья, который составил 200 кг условного топ­ лива на 1 тшлака.

Удельная производительность достигнутая, на промышленной и полупромышленной установках, хорошо согласуется с ранее предло­ женной зависимостью производительности циклонной камеры от ее размеров.

Ц и к л о н н а я п л а в к а пр о м п р о д у к т о в о б о г а щ е н и я . На стендовой установке производительностью 6—8 т шихты в сутки

промпродукт особенно пригодным для переработки циклонным мето­ дом. При этом отпадает необходимость добавлять восстановитель и снижать удельный расход топлива на плавку. Извлечение металлов в возгоны при циклонной плавке промпродукта достигало очень вы­ соких значений: РЬ до 99,42% и Zn до 97,57%. Полученный в опытах шлак по составу пригоден для получения шлаковаты: Si02 — 40 %, FeO — 28,9%, CaO — 9,6% и А120 3 — 11,4%.

342

ПЛАВКА РЕДКОМЕТАЛЬНОГО СЫРЬЯ С ВОЗГОНКОЙ ЛЕТУЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Переработка полиметаллических концентратов и промпродуктов в циклонных камерах сопровождается возгонкой ряда металлов и ред­ ких элементов, содержащихся в исходном сырье.

Высокая степень улавливания, являющаяся отличительной осо­ бенностью циклонной плавки, обусловливает получение богатых воз­ гонов, которые целесообразно направлять на последующую переработ­

Многочисленными исследованиями установлено, что при сжига­ нии такого топлива соединения металлов, содержащихся в них, по-раз­ ному распределяются между шлаком и уносимой золой: одни из них (германий, ванадий, свинец и др.) концентрируются в возгонах, а дру­ гие, например вольфрам, не возгоняются, а переходят в шлак.

При сжигании в топках паровых котлов углей, содержащих гер­ маний, последний в виде окислов уносится с золой, а частично теряет­ ся со шлаком. Распределение германия между летучей золой и шлаком в большой степени зависит от способа сжигания угля. Так, при слое­ вом сжигании уносимая зола обогащается металлом в 4—5 раз по сравнению с исходным его содержанием в золе, но потери со шлаком достигают 15% и более, поскольку в шлаковый бункер поступает 60— 80% золы.

В камерных топках с сухим шлакоудалением летучая зола обога­ щается слабо (в 2—3 раза), и за счет малого выхода шлака (10—15%) с ним теряется 5—10% германия.

Эффективность извлечения металлов при сжигании угля в топке, как и в другом пирометаллургическом агрегате, может быть оценена двумя основными технологическими показателями — кратностью обо­ гащения получаемых возгонов и потерей металла со шлаком.

Связь между кратностью обогащения, содержанием металла в ис­ ходном сырье и потерей его со шлаком при одностадийной схеме пы­

где Меисх; Мешл; Мев03— соответственно содержание металла в исход­ ном сырье, шлаке и возгонах;

с?— коэффициент шлакоулавливания.

343

Построенный по этой зависимости график (рис. 134) показывает, что величина кратности обогащения до значения ср = 0,9 возрастает медленно, а затем резко. Что же касается влияния потерь металла со шлаком, то оно оказывается не столь замет­

ным.

Коэффициент пылеулав­ ливания может повышаться за счет осуществления двух­ ступенчатой схемы пылеулав­ ливания. В этом случае гру­ бые пыли улавливаются в центробежных циклонах и в качестве оборотного матери­ ала могут добавляться в ис­ ходную шихту, а вместе с ней подвергаться повторной пере­ работке.

Тонкие пыли, уловленные во второй степени пылеулав­ ливания (рукавные фильтры или электрофильтры), явля­ ются конечным продуктом — возгонами.

При такой схеме содержание металла в возгонах увеличивается, так как суммарный коэффициент шлакоулавливания с возвратом в процесс оборотных пылей возрастает и определяется по зависимости

где Th— коэффициент первичного шлакоулавливания; 7)е— улавливания первой ступени;

т)2— вторичного шлакоулавливания (отнесенный к оборотной пыли).

С другой стороны, как показывают опыт и термодинамические расчеты, переход летучих металлов в газовую фазу улучшается с по­ вышением температуры в рабочем пространстве агрегата. Следователь­

344