Файл: Лакерник, М. М. Электротермическое оборудование. (Руднотермические печи).pdf

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