Общие сведения о обжиге цинковых концентратов
|
В связи с тем, что существуют два способа переработки цинковых концентратов — пирометаллургический и гидрометаллургический, в каждом случае операция обжига преследует различные цели и проводится различными методами. Концентрат, подвергаемый гидрометаллургической переработке, после обжига направляют на выщелачивание, и поэтому в процессе обжига нельзя допустить его существенного укрупнения и нужно оставить в нем такое количество связанной с цинком сульфатной серы, которое компенсировало бы потери серной кислоты в процессе. Концентрат, подвергаемый пирометаллургической переработке, после обжига подвергают дистилляции — процессу, связанному с восстановлением окиси цинка и удалению ого в парообразном состоянии. Поэтому серу из него нужно удалить как можно полнее и в результате обжига получить продукт с достаточно крупными частицами, обеспечивающими пористость шихты при дистилляции. Концентраты для последующей гидрометаллургической переработки обжигают в многоподовых печах, во взвешенном состоянии и в кипящем слое. Все эти процессы позволяют получить дисперсный огарок с необходимым количеством связанной с цинком сульфатной серы, вполне пригодный для последующего выщелачивания. Об аппаратурных и технологических особенностях этих способов обжига будет сказано ниже. Концентрат, подвергаемый пирометаллургической переработке, должен быть укрупнен и очень часто это укрупнение достигается спеканием огарка, полученного в многоподовых печах, во взвешенном состоянии или в кипящем слое. Иногда, в зависимости от конкретных условий того или иного предприятия или состава перерабатываемого сырья, проводят не одну, а две стадии предварительного обжига перед спеканием. Очень часто агломерацию проводят в две или одну стадию с оборотом и предварительный обжиг в многоподовых печах или печах кипящего слоя исключается. В последние годы нашел применение и такой способ обжига концентратов перед дистилляцией, при котором концентрат подвергают грануляции до зерен крупностью 2—3 мм и после сушки гранулы обжигают в печах кипящего слоя с получением огарка, пригодного для дистилляции в горизонтальных ретортах. Процесс обжига состоит в нагревании твердых зерен материала в контакте с другими веществами, обеспечивающими необходимые физико-химические превращения при соответствующей температуре, не допускающей заметного накопления жидкой фазы. Поскольку в процессе обжига происходит взаимодействие не менее чем между двумя фазами — твердой и газообразной, такие системы называются гетерогенными. В зависимости от химической сущности процесса обжиг делят на кальцинирующий, окислительный, сульфатизирующий, восстановительный и хлорирующий. Кальцинирующий обжиг состоит в нагреве перерабатываемого материала до такой температуры, при которой содержащиеся в нем карбонаты диссоциируют с образованием окислов металлов и углекислого газа по общей реакции МеСО3 = МеО + СО2. Окислительный обжиг, цели и задачи которого были рассмотрены выше, широко применяется на всех заводах. Сульфатизирующий обжиг также широко применяется на всех цинковых гидрометаллургических заводах. Восстановительный обжиг состоит в нагреве перерабатываемого материала в смеси с восстановителем или в токе восстановительного газа до получения низших окислов металлов или полного их восстановления. Его применяют главным образом для переработки различных полупродуктов и отходов производства. Хлорирующий обжиг служит для перевода сульфидов и окислов цветных металлов в растворимые хлориды. Для хлорирования можно применять хлор, поваренную соль, хлористый кальций и др. В зависимости от температуры процесса хлориды остаются в огарке или улетучиваются. Хлорирующий обжиг применяется главным образом для переработки пиритных огарков. В зависимости от физического состояния обожженного продукта различают обжиг на порошок (в многоподовых печах, во взвешенном состоянии и печах кипящего слоя) и агломерирующий обжиг. Агломерирующий обжиг цинковых концентратов, как указывалось ранее, проводят по двухступенчатой или одноступенчатой схемам: 1) двухступенчатый обжиг ведут так, что при первом обжиге снижают содержание серы в полуобожженном продукте до 6—8%, после чего этот агломерат дробят, увлажняют и подвергают второму обжигу с получением пригодного для дистилляции агломерата, содержащего менее 1% S; 2) одноступенчатый обжиг ведут при условии разбавления шихты таким количеством оборотного агломерата, при котором она содержит требуемые 6—8% S и за один прием обжигается до продукта, пригодного для дистилляции. Полученный агломерат дробят, большую его часть возвращают в шихту обжига, а небольшую часть, лучше обожженную и спеченную, используют для дистилляции. Кратность спекающего обжига определяется по формуле  где с — содержание серы в шихте, состоящей из концентрата и различных оборотных материалов, %; е — содержание серы в агломерате, годном для дистилляции, %; b — содержание серы в шихте окончательного обжига, %. Если с = 20%, е = 0,5% и b = 6%, то кратность обжига составит  Для этих условий двухстадийный,обжиг неприменим, так как он возможен только, если K ≤ 2 и одностадийный процесс более рационален. В зависимости от способа подвода воздуха при спекающем обжиге различают обжиг с просасыванием воздуха сверху вниз через шихту и обжиг с дутьем снизу вверх. Обжиг с просасыванием несколько уплотняет шихту за счет вакуума, в то время как обжиг с дутьем, наоборот, разрыхляет шихту, повышая ее газопроницаемость. При этом лучше используется воздух в реакции окисления сульфидов, возрастает концентрация SO2 в обжиговых газах и повышается производительность машины. |
