Загрузка и обжиг шихты в печах кипящего слоя

Для получения высоких количественных и качественных показателей обжига необходимо равномерное питание печей шихтой. Подача шихты в печь осуществляется с помощью ленточных питателей и регулируется дистанционно вручную в зависимости от температуры в печи.

Процесс окислительного обжига цинковых концентратов проводят в интервале температур 880  980 ^о С. Реакция окисления сульфидов протекает с выделением большого количества тепла. Заданная температура поддерживается и регулируется изменением массы загружаемой шихты в печь.

Процесс окислительного обжига проводится с применением воздушного дутья, обогащённого кислородом. Кислород подаётся в обжиговый цех по общему кислородопроводу и по разводкам автономно подаётся на печи.

Экономически целесообразным содержание кислорода в дутье является 2542 %.

В сульфидных концентратах цинк представлен соединениями ZnS и ZnS·FeS.

Окисление сернистого цинка протекает по реакции:

2 ZnS + 3 O₂ = 2 ZnO + 2SO₂ + 212,8 ккал/кг моль

2 SO₂ + O₂ = 2 SO₃ + 45,2 ккал/кг моль

ZnO + SO₃ = ZnSO₄ + 231,3 ккал/кг моль

Получение значительного количества сульфата цинка в продуктах обжига возможно лишь при температуре процесса, не превышающей температуры разложения сульфата цинка (до 720^оС) и при большом избытке кислорода (более 10 % в отходящих газах).

Получаемая в процессе обжига окись цинка взаимодействует с окисью железа Fe₂O₃ , образуя феррит цинка ZnO·Fe₂O₃. Феррит цинка не растворяется в разбавленной серной кислоте и остаётся в остатке от выщелачивания обожжённого концентрата. Ферритообразование является основной причиной снижения прямого извлечения цинка в раствор.

Свинец и кадмий, присутствующие в цинковых концентратах в форме сульфидов, в результате обжига переходят в оксидную форму (PbO, CdO).

Большая часть этих материалов концентрируется в пыли. Все минералы меди (халькопирит, халькозин, ковеллин) воспламеняются при относительно низких температурах (380-435^оС) с образованием главным образом сульфатов. Сульфат меди разлагается с образованием основного сульфата 2CuО·SO₃ , который при температуре 702^оС, в свою очередь, диссоциирует на CuО и SO₃ . При низких температурах обжига в огарке получаются в основном сульфаты железа (II) и железа (III). С повышением температуры последние легко разлагаются на окислы железа и серный ангидрид.

В окислительной атмосфере сульфиды мышьяка и сурьмы окисляются до трехокиси по реакциям:

2 As₂S₃ + 9 O₂ = 2 As₂ O₃ + 6 SO₂

2 Sb₂S₃ + 9 O₂ = 2 Sb₂ O₃ + 6 SO₂

Как As₂O₃ , так и Sb₂O₃ легко возгоняются. При обжиге концентратов в печах с «кипящим слоем» степень отгонки мышьяка и сурьмы понижается вследствие их быстрого окисления до пятиокиси.

В процессе обжига образуются силикаты цинка и некоторых других металлов. Силикаты образуются интенсивно при температуре обжига выше 850 ^оС. При выщелачивании кремнезём переходит в раствор в виде коллоида и в значительной степени затрудняет фильтрацию.

Увеличение температуры в «кипящем слое» выше 980 ^оС ведёт к значительному укрупнению огарка и соответственно снижению извлечения цинка. А температура выше 1050 ^оС опасна спеканием материала в печи. Контроль температуры осуществляется в пяти точках кипящего слоя, под сводом, в стояке и после циклонов. Подача воздуха, обогащённого техническим кислородом до (2542) %, в печь осуществляется турбовоздуходувками. Увеличение расхода воздуха ограничивается резким ростом пыле уноса, ростом температуры под сводом и в газоходной системе и нарушением режима кипения; уменьшение расхода воздуха – опасностью залегания материалов на подине. Давление под сводом печей поддерживается от –30 до +30 Па.

Огарок из печи самотёком через разгрузочные течки поступает непосредственно в жёлоб смыва огарка, куда подаётся пульпа кислотностью от 1 до 80 г/дм³ Н₂SO₄ из выщелачивательного цеха. В этот жёлоб также направляется пыль из газоходов, стояков, циклонов и пыль из электрофильтров и бункеров коллектора «грязного» газа вакуум транспортом. Пульпа после смыва огарка и пыли поступает на колосниковое сито для удаления из неё комков крупнее 5 мм. На время замены сита в жёлоб смыва огарка перед ситовой частью устанавливается решётка с ячейкой 58 мм. Комки измельчаются в шнековой дробилке и вновь поступают на сито, а пульпа – в механические мешалки насосного отделения. Из мешалок пульпа при помощи центробежных насосов подаётся в жёлоб верхнего слива.