Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Некоторые сведения по теории агломерирующего обжига цинка

Некоторые сведения по теории агломерирующего обжига цинка


Ранее указывалось, что при обжиге концентратов, направляемых на пирометаллургическую переработку, их подвергают агломерации.
Химизм процессов, протекающих при агломерации, принципиально не отличается от описанного выше. Процесс агломерации протекает с большим избытком воздуха и при высокой температуре, поэтому агломерат почти не содержит сульфатной серы.
Концентрат спекается вследствие образования легкоплавких соединений, склеивающих частицы в период размягчения и образующих твердый скелет при охлаждении агломерата.
При спекании свинцовых концентратов такими легкоплавкими соединениями, в изобилии образующимися при нагревании шихты, являются в первую очередь силикаты и ферриты свинца. Наличие в шихте обжига свинцовых концентратов большого количества флюсов в виде окислов железа и кремнезема позволяет получать весьма прочный свинцовый агломерат. В противоположность этому цинковые концентраты содержат мало свинца и при их спекании образуются тугоплавкие силикаты и ферриты цинка. Флюсы в процессе спекания в данном случае не применяют, так как это ухудшает условия дистилляции цинка из агломерата. Своих же флюсующих компонентов цинковые концентраты содержат мало, обычно до 3—4% кремнезема и 4—10% железа.
Силикаты и ферриты цинка образуются, размягчаются и плавятся при значительно более высокой температуре, количество исходных компонентов меньше, контакт твердых частиц мал, и поэтому спекание цинковых концентратов затруднено, а полученный агломерат значительно менее прочен, чем свинцовый.
Механизм процесса спекания на машинах, работающих с просасыванием, выглядит следующим образом.
Процесс начинается в слое шихты, лежащей на паллетах, в момент, когда они попадают под зажигательный горн, и осуществляется последовательно в отдельных зонах слоя. Подготовка к обжигу и спеканию происходит в трех зонах: 1) переувлажнения, 2) сушки, 3) подогрева шихты до температуры ее воспламенения.
После воспламенения верхнего слоя шихты начинается процесс обжига, протекающий в двух зонах: 1) зоне окисления сульфидов, образования и размягчения или частичного расплавления силикатов и ферритов и различных физико-химических превращений в шихте обжига и 2) зоне охлаждения продуктов обжига, затвердевания жидкой фазы и ее упрочнения.
Средняя влажность шихты все время меняется, и это изменение связано с тем, что в верхней части слоя влага испаряется, а в нижней, холодной, части слоя частично конденсируется. Практика показывает, что при некоторых условиях переувлажнение нижних слоев шихты может в несколько раз превосходить начальную влажность.
Вслед за испарением воды, механически и адсорбционно связанной с шихтой, в интервале температур 250—500 °С происходит эндотермический процесс разложения карбонатов и других соединений, если они содержатся в шихте, и постепенная термическая подготовка верхнего слоя шихты к воспламенению сульфидов.
Реакция воспламенения начинается внезапно, скачком в нескольких центрах и быстро распространяется отсюда на всю массу верхнего слоя.
После воспламенения шихты в верхнем слое протекают реакции обжига. Раскаленные сернистые газы, фильтруясь через второй, расположенный ниже слой, подготавливают его к воспламенению. Когда заканчивается обжиг в первом слое, воспламеняется и начинает гореть шихта второго слоя. Холодный воздух, проходя через верхний слой, охлаждает обожженный материал в этом слое, вследствие чего образовавшаяся жидкая фаза затвердевает и цементирует продукт в механически прочный агломерат. Воздух, нагретый при охлаждении верхнего слоя, поступает в горящий слой, где температура достигает верхнего предела и образуется некоторое количество жидкой фазы.
Таким образом, зажигание слоев шихты постепенно перемещается сверху вниз с некоторой линейной скоростью v1, а агломерирующий обжиг перемещается в том же направлении с некоторой вертикальной скоростью v2.
Между вертикальной скоростью распространения зажигания (v1) и скоростью обжига (v2) должна быть определенная зависимость, а именно: v1 должно быть равно или несколько больше Если меньше то верхний слой шихты, зажженный от топки, спечется, а нижележащие слои шихты, не успев зажечься, останутся холодными. Если v1 намного больше v2, то почти вся шихта на колосниковой решетке зажжется одновременно, вследствие чего быстро раскалится и спечется, но серы в полученном агломерате останется очень много. Когда v1 = v2 или v1 немного больше v2, агломерирующий обжиг протекает нормально, достигается высокая десульфуризация и хорошее спекание.
Вертикальная скорость распространения зажигания зависит от количества и температуры газов зажигательного горна, от физических и химических свойств шихты и от интенсивности процесса обжига. Правильным подбором шихты для обжига и соответствующей работой зажигательного горна можно отрегулировать и установить вертикальную скорость распространения зажигания, оптимальную для данной скорости обжига.
Окисление сульфидов металлов и нагревание продуктов обжига до температуры, при которой получается жидкая фаза в количестве, достаточном для спекания, распространяется в направлении проходящего через слой воздуха. Скорость передвижения зоны горения характеризует скорость спекания шихты, т. е.
v2 = h/t,

где h — высота спекаемого слоя;
t — время, за которое зона горения прошла путь от поверхности шихты до колосниковой решетки;
v2 — вертикальная скорость спекания.
Величина v2 зависит от многих переменных, из которых можно регулировать: 1) химический и гранулометрический состав шихты, 2) количество серы в шихте и в агломерате, 3) высоту спекаемого слоя, 4) воздушный режим процесса. Теоретически величина не определяется и приходится ограничиться экспериментальным ее определением.
Обычно значение v1 колеблется в пределах 1,5—2 см/мин, а несколько меньше 1—1,2 см/мин.
К концу процесса обжига температура в слое достигает максимального значения, определяемого плавкостью шихты. Для тугоплавких цинковых концентратов она достигает 1100—1200 °С, а для легкоплавкой свинцовой шихты она не превышает 1000 °С.
Температура, получаемая в слое в момент завершения экзотермических реакций обжига, зависит от многих факторов: интенсивности окисления сульфидов, газопроницаемости шихты, тепловых эффектов протекающих реакций, степени избытка воздуха и др., т. е. от теплового баланса процесса в этом дифференциальном слое.
Механизм спекания цинковых шихт изучен недостаточно и надежных количественных данных по этому вопросу в литературе не опубликовано.
При агломерации с дутьем снизу действуют практически те же закономерности, которые были изложены ранее.
Добавлено Serxio 14-02-2017, 22:57 Просмотров: 589
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent