Брикетирование цинковых концентратов
Брикетирование представляет процесс прессования мелкого материала в небольшие куски, обладающие достаточной механической прочностью и способные сохранить форму при обработке и воздействии атмосферы. Основная цель брикетирования в цинковой промышленности — образование прочных брикетов, состоящих из однородной смеси цинксодержащего материала и восстанавливающего реагента. Обычно брикеты малопористы. Поэтому в металлургии цинка огарок смешивают с восстановителем — коксующимся углем. В результате коксования брикеты приобретают необходимую пористость и при последующей переработке в вертикальных ретортах обеспечивают хороший контакт между твердой шихтой и газообразным восстановителем, а также свободное удаление паров цинка. Важнейшие проблемы брикетирования были решены применительно к угольной мелочи в конце прошлого века в Бельгии и Германии. Первый валковый пресс был изобретен в 1865 г. и явился прототипом различных конструкций, широко применяемых в настоящее время. Для цинксодержащих материалов почти повсеместно применяют валковые прессы. Качество брикетов зависит от характеристики брикетируемого материала, от выбора реагентов и безупречности выполнения предусмотренных схемой операций. Хотя для каждого отдельного материала могут потребоваться определенные изменения в схеме, процесс брикетирования цинксодержащих материалов может быть разделен на 5 основных стадий: 1. Подготовка цинксодержащих материалов, в первую очередь сушка и измельчение. 2. Подготовка кокса или угля, которые также должны быть сухими и однородными по размеру. 3. Смешивание и классификация. Эта стадия включает две операции: перемешивание материалов в барабане или лопастной мешалке и обработку в бегунной чаше. 4. Брикетирование пластичной массы в брикетном прессе, чаще всего в валковом. Пресс представляет собой два вала, вращающихся один навстречу другому. На валы насажены сменные бандажи, в поверхности которых имеются углубления определенной формы. Масса в ячейках находится под давлением до 350 кГ/см2. 5. Коксование, грохочение и хранение готовых брикетов. Брикеты осторожно транспортируют с помощью пластинчатых или ленточных транспортеров, которые иногда проходят через сушильные или коксовальные печи. Наиболее широко применяют брикетирование цинковых концентратов для переработки в вертикальных ретортах, в которых необходимо сохранить прочность, пористость материала и предотвратить его размягчение. Некоторые сведения о методах брикетирования, применяемых в настоящее время в Европе (в США этот процесс не нашел распространения), приводятся ниже. В Бален (Бельгия) в течение ряда лет практикуется брикетирование цинксодержащих шлаков, перерабатываемых в шахтных печах для возгона цинка и извлечения его из возгонов гидрометаллургическим способом. Гранулированный шлак, содержащий 14% Zn; 23% Fe; 2% Pb и 3—5% Н2О, смешивают с мелким углем в лопастной мешалке при добавке 4% N2SO3. Смесь поступает через питатель на пресс производительностью 7 т массы в час, что соответствует 30 000 брикетов. Брикеты разгружаются на пластинчатый транспортер, проходящий через туннельную спекающую печь с температурой 200 °С. Сушка длится около 3 ч. Брикеты яйцеобразной формы, массой 220 г, длиной 75 мм, содержат 12% Zn, 11% С, 25% Fe2O3 и обладают высокой прочностью на сжатие. Возврат мелочи не превышает 10%. Во Франции цинковый огарок, содержащий 69,7% Zn; 3,7% Fe; около 0,8% Pb и 1,5% S, перемешивают с битуминозным углем в соотношении 600 кг огарка, 400 кг угля и 120 кг оборотной мелочи брикетов. В качестве связующего добавляют равную смесь смолы и дегтя в количестве 5—6%. Материалы перемешивают в обогреваемой паром лопастной мешалке и подвергают пластификации в бегунной чаше при температуре 75 °С в начале и 45 °С в конце перед разгрузкой массы в бункер. Производительность пресса составляет 7 т/ч, т. е. 70000 брикетов. Брикеты содержат 36% Zn, 28% С и 1,6% Fe. Брикеты доставляются на склад ленточным транспортером и хранятся там 24 ч. Их сопротивление на сжатие достигает 120 кГ/см2. Возврат составляет 5—7%. В Англии Интернейшнл Смелтинг Компани производит брикеты из цинкового огарка, содержащего 60—63% Zn; до 10% Fe; 1,7% Pb и 0,3—1,0% S. Спек и другие материалы дробят в дробилке Саймонса, работающей в замкнутом цикле с вибрационным грохотом, с ячейками 1,2 мм. Измельченные материалы (55%) перемешивают с битуминозным углем (25%), глинистым связующим (4%), некоторым количеством возвратной коксовой мелочи и пыли (10%). Смешивание проводят в барабане диаметром 1,2 м с добавкой 1% раствора сульфит-целлюлозного щелока, после чего массу пластифицируют в трех бегунных чашах с добавкой в каждую воды до среднего ее содержания 6,5%. Массу подают на валковый пресс производительностью 17 т/ч, или 28000 брикетов массой около 0,5 кг каждый. Брикеты содержат 37% Zn; 20% Сu до 6% H2O. Их осторожно переносят по конвейеру на склад. Co склада брикеты подают в коксовальную печь, из которой в горячем виде они поступают в реторты. До 1940 г. на некоторых европейских заводах практиковалось брикетирование цинковых кеков гидрометаллургических заводов для последующей их переработки на окись цинка. Смесь частично высушенного кека и кокса перемешивали в лопастных мешалках и подавали на поршневой пресс. Брикеты диаметром 130 мм и толщиной 80 мм весили более 1,5 кг. Производительность пресса составляла 40 брикетов в минуту. Сушка брикетов на воздухе длилась несколько дней. В настоящее время в связи с изменением схемы переработки кеков описанную технологию не применяют. Брикетирование составляет весьма существенную часть в общей схеме получения цинка в вертикальных ретортах, хотя для электрообогреваемых реторт на заводе в Джозефтауне более рациональным оказалось применение агломерата. Возможно, что успехи агломерирующего обжига в последние годы сделают нецелесообразным дальнейшее применение брикетирования. |