Дистилляция цинка в вертикальных шахтных электропечах
|
Агломерат загружают в шахтные электропечи. Столб шихты, состоящий из равных объемов агломерата и кокса, нагревают электрическим током. Окись цинка, находящаяся в шихте, восстанавливается до металла и образовавшиеся пары цинка вместе с окисью углерода удаляются из печи. В настоящее время на заводе установлено 11 шахтных печей для производства металлического цинка. В четырех печах диаметром 1,75 м, выдающих чушковый цинк, ток (однофазный) подводится через 8 графитовых электродов диаметром 304 мм. расположенных на расстоянии 7,3 м один от другого по высоте печи. Остальные семь печей диаметром 2,4 м снабжены 16 электродами (диаметром 304 мм), которые установлены на расстоянии 9,7 м один от другого по вертикали. Электроды расположены наклонно, чтобы не препятствовать сходу шихты. Верхние электроды входят в шихту на глубину 280 мм, нижние — на 200 мм. Потребляемая мощность на электрод равна 600—700 квт, напряжение меняется в пределах 160— 260 в. Принципиальное устройство печи показано на рис. 51.  Над каждой печью установлены бункера для агломерата, кокса и других материалов. Компоненты шихты взвешивают на ленточных весах. Шихту предварительно подогревают до 750—800 °С в футерованной барабанной вращающейся печи, отапливаемой очищенными от пыли печными газами. Топочные газы направляют на мешочные фильтры для улавливания уноса. Горячую шихту загружают в печь вращающимся питателем, с помощью которого более крупные частицы кокса и агломерата располагаются ближе к центру печи. При таком способе загрузки максимальная температура развивается в центре печи и здесь же концентрируется газовый поток. В центре печи температура достигает 1300—1400 °С, а у стен не превышает 900—950 °С. Средняя температура в печи 1200 °С. Ситовый анализ шихты следующий, %:  При загрузке кокс крупнее агломерата. По мере прохождения через печь куски кокса уменьшаются. Количество кокса в шихте превышает теоретическую потребность в три раза (что соответствует весовому отношению агломерата к коксу 43,19), и поэтому при прохождении шихты через печь электропроводность ее изменяется незначительно. Некоторое увеличение электросопротивления в нижней части печи сопровождается небольшим повышением температуры в этой области, что способствует более полной отгонке цинка из шихты. Печь обычно состоит из семи секций, опирающихся на самостоятельные кольцевые опоры. Нижняя секция установлена на водоохлаждаемом ободе. Все части печи предохранены от короткого замыкания. Каждая секция шахты печи может быть отремонтирована или заменена независимо от других. Стены шахты выложены плотным кирпичом размером 330х75 мм. B наиболее ответственных частях, например в своде над газоотводным кольцом, шахта футерована карборундовым кирпичом, а под кольцом— кирпичом из литого муллита. Внизу печи установлен футерованный разгрузочный стол с регулируемым числом оборотов. Раймовка из печи попадает в фартук стела и отсюда специальным скребком подается в ковшовый транспортер. Перемещая стол в вертикальном направлении, можно изменять величину щели между водсохлаждаемым ободом и стелем и таким образом регулировать скорость выгрузки раймовки. Вверху печи на высоте одной трети расстояния между верхним и нижним электродами сечение печи увеличивается. Шихта, спускаясь вниз, распределяется по большей площади, создавая большую поверхность испарения. Над расширенным сечением печи расположено двухарочное кольцо со щелью внизу. Пары цинка и окись углерода при температуре 875 °С поступают в это кольцо, а затем, пройдя газоход, — в конденсатор. Для предотвращения спекания шихта в печи должна быть в непрерывном движении. По мере отгонки цинка точка плавления шихты понижается и возможность ее спекания в нижней части печи возрастает. При неравномерном сходе столба шихты и образовании перемычек ток неравномерно распределяется по сечению печи, что приводит к частичному расплавлению шихты и нарушению процесса. Если такие спеки образуются, их разрушают «бомбой» — дюймовой водопроводной трубой длиной около 300 мм, заполненной водой и заваренной с обоих торцов. «Бомбу» вводят в горячую зону, взрыв ее разрушает перемычку. Столб шихты в печи опирается на медленно вращающийся стол, с которого убирают остатки дистилляции. Частицы, бедные цинком, более легкоплавки и легче спекаются. Поэтому крупные частицы содержат меньше цинка. После охлаждения все частицы крупнее 19 мм отделяют и направляют в отвал. Отсеянный мелкий остаток подвергают магнитной сепарации, при которой отделяется восстановленное железо. Магнитную часть направляют в отвал, а немагнитную, состоящую) из кокса и неполностью восстановленного агломерата, разделяют дополнительно на воздушном сепараторе. Крупный кокс (крупнее 6,4 мм) направляют в печь, а мелочь кокса и агломерата (после дополнительного измельчения до -0,84 мм) — в шихту агломерации. Успешное осуществление процесса определяется правильным подбором шихты по ее физическим свойствам, главным образом постоянству и необходимой величине электрического сопротивления. Эти условия создаются правильным подбором расхода кокса и его крупности. Слишком большое количество кокса приводит к местным перегревам и снижает производительность реторты.  При описываемом способе прохождения тока по центральному стержню температура от центра реторты к ее периферии снижается и цинк из периферийных областей отгоняется с меньшей эффективностью. Однако это необходимо для устойчивого прохождения тока и сохранения футеровки. Даже и при этих условиях срок ее службы не велик и в печах, служащих для производства металла, не превышает 100 суток, а в печах, служащих для производства окиси цинка, 240—300 суток. При этом процессе очень велик расход рабочей силы на ремонт и на 1 т Zn расходуется 9,4 чел.-ч труда технологических рабочих и 4,8 чел.-ч ремонтных рабочих. О характере баланса цинка в описываемом процессе можно судить по данным табл. 25. Общие технические показатели процесса работы шахтных электропечей характеризуются приведенными данными:  |
