Войти  |  Регистрация
Авторизация

Получение цинка в горизонтальных ретортах



В настоящее время в капиталистических странах цинк пирометаллургическим способом получают на 47 заводах, в том числе на 35 его получают в горизонтальных ретортах.
Несмотря на значительную распространенность, этот способ — явно отмирающий и ни одного нового завода, основанного на такой технологии, не строят.
Реторты

Применяемые для дистилляции реторты в настоящее время делают обычно овальной формы с размерами 340/370х230/260 MM при длине 1800—1900 мм. Толщина стенки 30—35 мм, толщина днища 35—40 мм.
Реторты и приставляемые к ним конденсаторы готовят в специальном керамическом цехе, примыкающем на большинстве заводов к дистилляционному.
Реторты должны обладать высокой огнеупорностью (отсутствие размягчения при 1500 °С), большой механической прочностью при высокой температуре (они заполнены шихтой и работают как двухопорная балка), химической стойкостью по отношению к шихте, достаточной теплопроводностью (тепло к шихте передается через стенку реторт) и, кроме того, стенки реторты должны быть достаточно плотными, чтобы не пропускать печных газов в объем реторты и паров цинка в топочное пространство печи.
Реторты готовят из смеси жирных и тощих огнеупорных глин с добавкой некоторого количества измельченного до кусков размером 1—2 мм шамота и кокса. Масса состоит из 60% глины, 30% шамота и 10% кокса. В последние годы на многих заводах для увеличения теплопроводности стенок реторты в массу, из которой их готовят, стали вводить 5—7% карборунда.
Шихту перемешивают вначале в сухом виде, потом с добавкой воды и полученную массу, заготовленную в виде кусков, направляют на 2—3 недели на вылеживание, которое способствует увеличению пластичности глины.
Подготовленную массу прессуют на гидравлических прессах при давлении до 200 aт, а полученные реторты сушат в камерах, в которые подается воздух при регулируемых температуре и влажности. Сушка длится 25—30 суток и влажность реторт за это время снижается с 10 до 1%.
Высушенные реторты обжигают при температуре 900—1000 °С. Их обогревают в течение суток топочными газами с постепенным подъемом температуры. После прокалки реторы прямо из прокалочных печей транспортируют для установки в дистилляционные печи.
Иногда реторты изготовляют из шихты, содержащей 65% карборунда и 35% пластичной глины. Карборунд более огнеупорен, чем шамот, его теплопроводность превышает теплопроводность шамота в 5—7 раз и срок службы карборундовых реторт (около 180 суток) примерно в 5 раз больше, чем обычных. Однако из-за своей дороговизны карборундовые реторты не получили широкого распространения.
Конденсаторы

Конденсаторы работают при температуре, не превышающей 900 °С, без большой механической нагрузки, и поэтому их прессуют из более дешевых глин и при меньших давлениях. Обычно им придают коническую форму, причем широкой своей частью они примыкают к устью реторт, а на узкую, коническую горловину насаживается железный алонж — сосуд, в котором улавливается пусьера. Длина конденсаторов колеблется от 0,5 до 0,9 м, диаметр малого отверстия около 0,1 м, а большого отверстия соответствует внутреннему сечению реторты.
Конденсаторы сушат около 10 суток при температуре 40—50 °С и после этого обжигают. Обычно внутренние стенки конденсаторов покрывают глазурью, чтобы облегчить последующее отделение цинка со стенок конденсатора.
Дистилляционные печи

Дистилляционные печи бывают различных конструкций с числом рядов реторт от 1 до 8 и числом реторт от 200 до 800.
Общее почти для всех печей — то, что отапливаются они природным или генераторным газом, снабжены регенераторами, все они двусторонние (т. е. каждая печь представляет по существу блок из двух печей, разделенных капитальной стеной из огнеупорного кирпича), все периодического действия и работают по одному принципу. Для всех печей основная ячейка — блок, состоящий из реторты, конденсатора и а лонжа, и размеры печи определяются рядностью и числом этих блоков.
Различаются печи расположением регенераторов (в печах типа Дорра они находятся рядом с печью, в то время как в печах типа Танье они находятся под ней), а также некоторыми деталями. Общий вид печи типа Танье показан на рис. 40.
Получение цинка в горизонтальных ретортах

Газ и воздух проходят по каналам 2 и 5 в регенераторы, подогреваются и далее по каналам 6 и 7 поступают в смесительное пространство, где загораются. Газовый поток, омывая реторты 1, устремляется кверху, переходит через разделительную стенку и горячие продукты сгорания, омывая реторты противоположной стороны печи, удаляются через каналы в регенераторы, отдавая им свое тепло. Направление газов с помощью соответствующих клапанов меняется каждые 20—30 мин.
Реторты своими концами опираются на разделительную и фасадную стены, а конденсаторы опираются на специальные чугунные полки. В полках имеются отверстия, через которые при снятом конденсаторе выгребаемая из реторты раймовка просыпается на нижнюю отметку цеха, откуда обычно ее вывозят из цеха.
Состав и приготовление шихты

В состав шихты горизонтальных дистилляционных реторт входят: агломерат уголь и некоторые оборотные материалы — конденсаторная пыль, концентрат от обогащения конденсаторных черепков и т. д.
Используемый для дистилляции уголь должен содержать не более 15—20% летучих, которые при нагревании реторы фильтруются через шихту и прогревают ее и конденсатор. Обычно используют антрацит с добавкой коксовой мелочи. Топливо должно быть малозолистым (не более 10% золы), так как легкоплавкие составляющие золы спекают раймовку. Он должен быть малосернистым, так как сера связывает цинк в нелетучую сульфидную форму и уменьшает его извлечение. Уголь должен быть хорошо просеян и иметь крупность кусков около 3—6 мм, чтобы сохранить газопроницаемость шихты.
Уголь в шихту добавляют в количестве около 40% к ее массе, что почти в 3 раза превышает стехиометрическую потребность в нем. Необходимость в таком большом расходе угля была объяснена выше.
Для приготовления шихты существуют шихтосмесители различной конструкции, в которых шихта максимально перемешивается и становится однородной.
Обслуживание печи и технические показатели

Дистилляция Б горизонтальных ретортах — периодический процесс с суточной цикличностью.
Основной объем работ по обслуживанию печи выполняется в утренней смене, в период так называемого маневра печи, длящегося 4—5 ч.
В период маневра из конденсаторов выгребают последние порции цинка, собравшиеся в нем, отнимают конденсатор от реторты и очищают его, выгребают из реторты раймовку, проверяют состояние реторты (и если в ней имеется трещина, заменяют ее), загружают реторту свежей шихтой, устанавливают на место конденсатор и алонж, примазывая их для плотности глиной.
После окончания маневра в цехе остается несколько рабочих, которые наблюдают за температурой в печи, 3—4 раза в сутки выгребают из конденсаторов цинк и удаляют пусьеру из алонжей. Все обслуживание печи ведется вручную и связано с тяжелым трудом.
Емкость реторт не превышает 100 кг шихты и общее извлечение цинка (с учетом возврата в шихту всех оборотных полупродуктов) в лучшем случае не превышает 89—92% при прямом выходе цинка 70—75%.
Распределение цинка между продуктами дистилляции примерно такое, %:
Получение цинка в горизонтальных ретортах

На лучших предприятиях расходуют на каждую тонну цинка 2—2,5 реторты и 6—10 конденсаторов.
На обогрев реторт и в шихту дистилляции расходуется до 3 т угля на тонну получаемого цинка. Продолжительность кампании дистилляционных печей составляет 3—5 лет и обычно производительность печи на 300 реторт не превышает 8—9 т в сутки.
в.в. Крапухин определил тепловой баланс цинкдистилляционной печи типа Дорра на 288 реторт вместе с регенераторами. Баланс приведен в табл. 24.
Получение цинка в горизонтальных ретортах

Описываемый ниже завод в Свонси (Англия) и получаемые на этом заводе показатели типичны для данного способа производства.
В состав завода входят агломерационный, дистилляционный, муфельный и сернокислотный цехи.
Концентраты, содержащие 53—54% Zn; не более 9% Fe; до 1,5% Pb и около 0,2% Cd, подвергаются одноступенчатому обжигу с агломерацией. Агломерат дробят и зерна размером 3—4 мм направляют в дистилляционный цех. Отношение оборотного агломерата к концентрату равно 6:1.
В дистилляцнонном цехе установлено 12 четырехрядных дистилляционных печей типа Танье. Печи имеют по 6 отделений, в каждом по 48 реторт, всего 288 реторт в каждой печи. Печи обогревают генераторным газом. Каждая печь оборудована отдельным газогенератором. Температура наружных стен реторт достигает 1300 °С.
Кампания печи длится 3—3,5 года. Печи работают по суточному графику и выдают по 8,5 т цинка в сутки. В сутки три раза выгребают цинк.
Вдоль длинных сторон печей расположены течки бункеров с шихтой, по одной на отделение. При разгрузке шихты на течку надевают качающийся желоб, помогающий рассыпать шихту равномерно по всему фронту отделения печи.
В шихту, кроме агломерата, входят коксик, антрацит, богатые цинком обороты производства. Шихту тщательно перемешивают в конических смесителях и перед загрузкой в реторты увлажняют. Маневр длится 3—4 ч и каждую печь обслуживают 18 рабочих.
Изготовляемые на заводе муфели отличаются высокой стойкостью и служат по 40—50 суток. В состав муфельной массы входит 47,5% сырой глины, 36,5% шамота, 10% кварцевого песка, 5% молотого кокса, 5% карборундового порошка.
Муфели, спрессованные на гидравлическом прессе, сушат при 55 °С в течение 12—15 недель. При этом удаляется 14—15% влаги. Перед установкой в печь муфели обжигают при температуре 900 °С. Муфели изготовляют овальной формы с сечение 360x250 мм и длиной 1840 мм.
Конденсаторы круглой формы с усеченной хвостовой частью имеют 915 мм длины и 260 мм в диаметре. Их формуют на горизонтальном прессе из массы, содержащей 50—60% муфельного боя и 40—50% сырой глины. Сушка конденсаторов длится 5—6 недель при температуре 50 °С, а обжиг — при 900 °С в течение 48 ч. После обжига конденсаторы покрывают глазурью для облегчения последующего отделения оседающего на их стенках цинка.
Раймовку из муфелей выгребают на полку под печью, откуда сгребают в вагонетки и отправляют в отвал. Содержание в ней цинка не превышает 4—5% и извлечение цинка в металл составляет 90%, в пусьеру до 6%. Пусьеру на заводе не перерабатывают и продают заводам, производящим окись цинка.
За последние годы па заводе фирмы Оверпельт (Бельгия) после более чем двадцатилетних усилий удалось заметно усовершенствовать процесс дистилляции цинка в горизонтальных ретортах.
Новая печь (рис. 41) с овальными ретортами, установленными в 4 ряда и обогреваемыми так же, как и старые печи, лишена индивидуальных коденсаторов, приставляемых к каждой реторте. Их заменил один конденсатор, общий для всех реторт каждой стороны.
Получение цинка в горизонтальных ретортах

Пространство между ретортами заполняют огнеупорной глиной, образующей сплошную стенку, с проемами для горловин реторт. Эта стенка одновременно служит стеной конденсатора. Передняя часть конденсатора образуется сплошным стальным листом, закрывающим печь сверху донизу по всей ее длине и расположенным чуть наклонно под небольшим углом к вертикали. Этот лист является передней стенкой конденсатора, как видно из рис. 42. По всей длине печи, на обеих ее сторонах, имеются футерованные шамотом желоба, расположенные у основания задней стенки конденсатора.
Верхним концом металлическая стенка конденсатора примыкает к широкой коробчатой балке, служащей, во-первых, для утилизации тепла отходящих газов и, во-вторых, пятой печного свода, принимающей на себя осевую нагрузку. Образующийся в теплообменнике пар отводится в систему пароснабжения установки.
Стальную стенку конденсатора с помощью подъемника можно поднимать, чтобы получить доступ к ретортам, для их загрузки шихтой и выгрузки раймовки.
Получение цинка в горизонтальных ретортах

Второе, свободно подвешенное к кровле цеха металлическое полотно с 4 рядами навесных дверец, расположенных против муфелей, предназначено для защиты рабочих от жары во время маневра. Его легко устанавливать против печи и убирать на место. На рис. 42 показаны пунктиром открытые дверцы этой ширмы.
Пары цинка, выходящие из реторт, конденсируются в жидкий металл у поверхности передней стенки и коробчатой балки и собираются в желобе, из которого цинк периодически выпускают. Газы содержат окись углерода и частички увлеченной цинковой пыли. Теплосодержание удаляемой окиси углерода составляет около 1/3 теплосодержания генераторного газа, израсходованного для нагрева муфелей, и его использование имеет большое экономическое значение для процесса. Для очистки от пыли и капель цинка газы проходят через центробежный аппарат, показанный на рис. 43. Во втором, последовательно установленном аппарате газы полностью очищаются, после этого они компремируются и подаются на сжигание в рабочее пространство печи.
Обе стороны печи обслуживают с подъемной металлической площадки, где установлены устройства для механической загрузки и разгрузки реторт. Площадка, движущаяся вдоль всей печи, позволяет обслуживать сперва первые два ряда, а при подъеме — третий и четвертый ряды реторт.
Просеянный уголь с размером кусков 3—6 мм смешивают с гранулами обожженного концентрата в отношении 1:3. Шихту подают в герметичные бункера, расположенные на уровне верхней отметки дистилляционных печей. Перед загрузкой шихты в печь в бункера нагнетают воздух под давлением несколько атмосфер.
Получение цинка в горизонтальных ретортах

К течке бункера присоединен длинный гибкий армированный шланг внутренним диаметром 75 мм с наконечником, который вставляется в горловину реторты. При загрузке открывается запирающий его клапан, шихта выдавливается из бункера, плотно и равномерно заполняя реторту шихтой.
Подняв переднюю стенку конденсатора и опустив защитную ширму, рабочие движутся по фронту печи, открывая поочередно дверцы против каждой реторты, и манипулируют с ней.
Для разгрузки реторт сконструирована машина, внешне напоминающая четырехствольную пушку, в каждом стволе которой помещается полукруглый ковш, прикрепленный к длинному металлическому стержню. Реторты разгружают от раймовки каждую отдельно движущимся вперед и назад ковшом. Необходимое положение машины и уровень подъема площадки, на которой она установлена, регулируют кнопочным управлением, смонтированным на щите.
Установив ковши против горловины реторты, рабочий включает механизм печи. Ковши делают заданное число движений внутрь реторты и из нее.
Наполненные раймовкой ковши разгружают в желоб, проложенный вдоль печи ниже уровня рабочего пола. Машина малогабаритна (длина 2,5 м, ширина 2 м и высота 2 м), легка (весит менее 2 т) и удобна в управлении.
Общий конденсатор исключил необходимость разделки устья каждой реторты при маневре и позволил увеличить объем реторт с 0,085 до 0,113 м3. Появилась возможность ускорить нагрев реторт с шихтой, не опасаясь получить первые порции цинка в виде пусьеры, как это бывает при отдельных маленьких конденсаторах.
Производительность печи удвоилась — 8 т цинка вместо прежних 4. Термический к. п. д. печи возрос на 33% и степень возгонки цинка и кадмия — на 3%. Пар, получаемый от утилизации тепла, удовлетворяет все потребности плавильного и керамического цехов. Выплавка на одного плавильщика увеличилась в 2,5 раза. Значительно облегчились условия труда.
Интересна также система подготовки шихты, применяемая на этом заводе. Поступающие на завод концентраты увлажняются раствором сульфата цинка, после чего шихта гранулируется в зерна диаметром от 0,5 до 2,7 мм, которые сушат в грубчатых печах.
Все процессы полностью механизированы и автоматизированы, и от рудных бункеров до обжиговой печи потоком и процессом управляет 1 человек.
Обжиг ведут в печах КС производительностью 180 т сфалерита в сутки. При обжиге кадмий полностью остается в огарке и извлекается в процессе дистилляции. В связи с этим пыль обжиговых печей не перерабатывают и возвращают в оборот.
Газы обжиговых печей поступают в котел-утилизатор, дающий около 5 т пара на 1 т обжигаемого сфалерита. Этого пара хватает для производства электроэнергии, обеспечивающей установки для грануляции, обжига, дистилляционного цеха, сернокислотного производства, рафинирования цинка и прокатного цеха. Излишек электроэнергии в количестве около 8,5 млн. квт-ч в год продают сторонним потребителям. Печная и котельная установки полностью автоматизированы и обслуживаются двумя рабочими в смену. Газы обжиговых печей после очистки в сухом и мокром электрофильтрах и установке для удаления мышьяка поступают в сернокислотное производство.
По схеме завода Оверпельт начали реконструировать и некоторые другие заводы, что позволяет считать, что в ближайшее время этот способ еще сохранит заметную роль в общем объеме мирового производства цинка.
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