–PAGE_BREAK–
Тип аппаратурного оформление обжига в КС
Конструктивно печи КС различаются профилем поперечного сечения, величиной отношения надслоевого объема печи к площади пода, способом загрузки шихты в печь, конструкцией воздухораспределительной подины.
Аппаратурная схема обжига цинковых концентратов в печи КС
1 – воздушные камеры; 2 – воздухопровод; 3 – подина печи; 4 – кипящий слой; 5 – загрузочная течка; 6 – ленточный питатель; 7 – бункер для дробленого концентрата; 8 и 10 – ленточные транспортеры; 9 – дисковая дробилка; 11 – бункер для концентрата; 12 – грейферный кран; 13 – печь КС; 14 – сводовая термопара; 15 – циклон; 16 – газоход; 17 – шнек-затвор; 18 – охлаждаемый стояк; 19 – течка для огарка; 20 – аэрохолодильник; 21 – дымосос; 22 – коллектор грязного газа; 23 – электрофильтр.
На рис. приведена схема цепи аппаратов для обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя (КС). Конструктивно печи кипящего слоя различаются по форме поперечного сечения (круглое или прямоугольное), по площади пода, отношению объема надслоевого пространства к объему кипящего слоя, конструкции сопел для подачи воздуха, методу загрузки шихты в печь.
В настоящее время на цинковых заводах работают печи кипящего слоя с площадью пода от 21-35 до 72-123 м2. В них можно обжигать 100-800 т концентрата в сутки, т.е. от 5 до 10-20 т/(м2×сут). На многих заводах используют избыточное тепло кипящего слоя и тепло отходящих газов для производства пара.
Очень ответственным элементом конструкции печи является воздухораспределительная подина. Подину печи выполняют из жароупорного бетона на стальном перфорированном листе с вставленными в отверсти соплами для распределения дутья оавномерно по всей площади. Площадь сечения отверстий в соплах по отношению к площади пода составляет 0,8-1,0%. В форкамере сопла расположены чаще и воздуха на единицу площади попадают больше для предотвращения залегания загружаемой шихты на подину.
Тонкие фракции выносятся с дутьем из КС и обжигается во взвешенном состоянии. Пылевая часть огарка улавливается в пылеуловителях и выгружается из них на выщелачивания. Грубодисперная часть огарка выгружается из печи через сливной порог и тоже направляется на выщелачивание.
Для стационарного теплового режима обжига необходим тепловой баланс в КС, который обеспечивается отводом тепла из слоя, %: с обжиговыми газами 60, с огарком, с пылью и через стенки печи 20. Остальное тепло надо отводить специальными средствами, чтобы избежать нагрева в слое. Обычно это осуществляют трубчатыми кессонами испарительного охлаждения.
Узел пылеулавливания состоит из котла-утилизатора, одной или двух ступеней циклонов для грубого пылеулавливания и электрофильтров для тонкого пылеулавливания. Обеспыленный газ направляют в сернокислое производство.
Дутье воздуха в печь подают от трубовоздуходувки по воздуховодам в воздушную коробку, расположенную под воздухораспределительной подиной. А далее воздух через сопла в подине под определенным давлением поступает в КС.
Транспортировку огарка печей КС осуществляют или в виде пульпы, или в сухом виде. Транспортировка пульпы аппаратурно проще, чем сухого огарка. Но транспорт пульпы имеет тяд серьезных недостатков:
1)отсуствие буферного склада огарка перед цехом выщелачивания;
2)отсуствие весивого контроля огарка, поступающего на выщелачивание:
3)усложнение схемы выщелачивания операциями гидроклассификации и обработки песковой фракции.
Отмеченные недостатки гидротранспорта огарка обьясняют предпочтение в мировой практике транспортировки от печей КС сухого огарка. В этом случае горячий огарок охлаждают либо в водоохлаждаемых холодильниках, или в аэрохолодильниках с КС. Охлажденный огарок транспортируют. Сухой огарок подвергают аэросепарации или рассеву на виброситах с последующим измельчением крупной фракции в шаровой мельнице. После измельчения огарок отправляют на выщелачивание.
Технологический расчет обжига цинкового концентрата
Расчет вещественного состава сульфидного цинкового концентрата
Химический состав цинкового концентрата, %:
Расчет ведем на 100 кг сухого концентрата.
По данным литературы и практики принимаем, что в концентрате металлы находятся в виде следующих соединений: ZnS, CuFeS2, PbS, CdS, FeS2, Fe2O3, CaCO3, MgCO3, SiO2.
масса Sв ZnS=
масса
масса Sв PbS=
масса
масса Sв CdS=
масса
масса CuFeS2=;
масса Sв CuFeS2=; масса Fe=1,58
S вFeS2=; Fe вFeS2= 5,57
масса Feв Fe2O3=8,3-7,15=1,15;
масса Fe2O3=; масса O2=0,49;
масса MgCO3=
масса CO2=1,05-0,5=0,55
масса СO2 в CaCO3=1,26-0,55=0,71
масса СaCO3=0,9+0,71=1,61
Прочие=100-98,05=1,95
Вещественный состав цинкового концентрата
Материальный баланс процесса обжига.
Расчет массы и вещественного состава смеси огарка и пыли.
Примем, что обжиг ведется при умеренном расходе дутья и соответственно доля огарка и пыли от общей массы продукта обжига составляет 60 и 40%. По данным литературы и практики примем содержания сульфидной и сульфатной серы в огарке и пыли (смесь пылей) и рассчитаем содержание серы в огарке и пыли.
Расчет массы смеси огарка и пыли проведем алгебраическим методом, обозначив массу смеси, огарка и пыли X.
По данным литературы и практики (с некоторым упрощением) принимаем, что в смеси огарка и пыли цинк находится в виде ZnS, ZnSО4, ZnO, ZnO∙Fe2О3, медь в виде Cu2О, свинец на 50 % в виде РЬО и на 50 % в виде PbSО4, кадмий в виде CdO, железо в виде Fе2O3, 70 % которого связано в феррит цинка ZnO∙Fe2О3, сульфидная сера целиком связана с цинком в виде ZnS, сульфатная сера связана с цинком, свинцом, кальцием и магнием (соответственно в виде ZnSО4, PbSО4, CaSО4, MgSО4), причем кальций и магний находятся целиком в виде сульфатов, кремнезем (SiO2) в свободном виде. Прочие составляющие концентрата целиком переходят в твердый продукт обжига. Расчет дает следующие результаты:
Масса сульфидной серы в смеси огарка и пыли
0,42∙10-2 ·Х кг.
Масса Zn в ZnS=(65,39· 0,42·10-2·X)/33,02 = 0,86∙10-2 ·Х кг.
Масса ZnS=0,42∙10-2 ·Х+ 0,86∙10-2 ·Х = 1,28∙10-2 ·Х кг.
Масса O2 в Cu2О=(16,0·1,80)/127,10 = 0,23 кг.
Масса Cu2О=1,80 + 0,23 = 2,03 кг.
Масса Pb в виде РЬО=0,8· 0,5 = 0,4 кг.
Масса O2 в РЬО=(16,0· 0,40)/207,2 = 0,03 кг.
Масса РЬО=0,4 + 0,03 = 0,43 кг.
Масса S в PbSО4=(33,02·0,40)/207,2 = 0,06 кг.
Масса O2 в PbSО4=(64,0·0,40)/207,2 = 0,12 кг.
Масса PbSО4=0,40 + 0,06 + 0,12 = 0,58 кг.
Масса O2 в CdO=(16,0·0,30)/112,41 = 0,04 кг.
Масса CdO=0,30 + 0,04 = 0,34 кг.
Масса Fe в феррите цинка (ZnO·Fe203)=8,30·0,70 = 5,81 кг.
Масса Zn в ZnO·Fe203=(65,39·5,81)/111,70 = 3,40 кг.
Масса O2 в ZnO·Fe203=(64,0·5,81)/111,70 = 3,33 кг
Масса ZnO·Fe203= 5,81 + 3,40 + 3,33 = 12,54 кг.
Масса Fe в виде свободного оксида железа (Fe2O3)=8,30·0,30 = 2,49 кг.
Масса O2 в Fe2O3=(48,0·2,49)/111,70 = 1,07 кг.
Масса Fe2O3=2,49 + 1,07 = 3,56 кг.
Масса S в CaSО4=(33,02·0,90)/56,08 = 0,51 кг.
Масса O2 в CaSО4=(48,0·0,90)/56,08 = 0,77 кг.
Масса CaSО4 = 0,90 + 0,51 + 0,77 = 2,18 кг.
Масса S в MgSО4=(33,02·0,50)/40,30 = 0,40 кг.
Масса O2 в MgSО4=(48,0·0,50)/40,30 = 0,60 кг.
Масса MgSО4 = 0,50 + 0,40 + 0,60 = 1,50 кг.
Масса сульфатной серы в смеси огарка и пыли= 2,38∙10-2·Х, кг.
Масса серы, входящей в состав сульфата цинка=
=2,38 ∙10-2 ·Х ‑ (0,06 + 0,51 + 0,40) = (2,38 ∙10-2 ·Х — 0,97) кг.
Масса Zn в ZnSО4=65,39·(2,38 ∙10-2 ·Х — 0,97)/32,06 = (4,85∙10-2 ·Х — 1,98) кг.
Масса O2 в ZnSО4=64,0·(2,38 ∙10-2 ·Х — 0,97)/32,06 = (4,75∙10-2 ·Х — 1,94) кг.
Масса ZnSО4 =2,38∙10-2·Х — 0,97 + 4,85∙10-2·Х — 1,98 + 4,75∙10-2·Х — 1,94 = (11,98∙10-2·Х-4,89) кг.
Масса Zn в свободном оксиде цинка (ZnO)=
=49,50 – 0,86∙10-2·Х — 3,40 — 4,85∙10-2 ·Х + 1,98 = (48,08 — 5,71∙10-2 ·Х) кг.
Масса O2 в ZnO= 16,0·(48,08 — 5,71∙10-2 ·Х)/65,38 = (11,77 — 1,40∙10-2 ·Х) кг.
Масса ZnO= 48,08 — 5,71∙10-2 ·Х + 11,77 — 1,40∙10-2 ·Х = (59,85 — 7,11∙10-2 ·Х) кг.
Масса смеси огарка и пыли
X = 1,28∙10-2·Х + 2,03 + 0,43 + 0,58 + 0,34 + 12,54 + 3,56 + 2,18 + 1,50 + 11,98∙10-2 ·Х — 4,89 + +59,85 — 7,11∙10-2 ·Х + 1,50 + 1,95.
Решив это уравнение, находим X = 86,92 кг.
По значению X находим массу элементов и соединений в смеси огарка и пыли и по этим данным составляем таблицу вещественного состава твердого продукта обжига
–PAGE_BREAK–