Обжиг в укрупненном лабораторном масштабе

Обжиг реализован при 880C. Схема печи представлена на рисунке 4.6

 

Рисунок 4.6. - Схема установки. 1 – реактор; 2 – нагревательный элемент; 3 – шихта (исследуемый материал+ древесный уголь); 4 – зона активного осаждения ZnO; 5 – холодная зона, с незначительным осаждением Zn; 6 - терморегулятор

 

В разогретый до рабочей температуры (от 400°С до 800°С) кварцевый реактор помещалась шихта (исследуемый материал + 5 % масс древесного угля) массой 31,5 грамм. В качестве газа-носителя применялся азот, предварительно пропущенный через установку угарного газа для удаления остаточного кислорода, который присутствует в баллоне с азотом. Скорость прохождения газа через реактор 0,5 л/мин. Для осаждения цинка в холодную зону реактора подавался воздух при помощи компрессора со скоростью 0,18 л/минуту. На рисунке 4.7 представлены основные рабочие зоны реактора.

 

Рисунок 4.7. - Основные рабочие зоны реактора  

 

Выводы по разделу

Выполнены исследования условий отгонки цинка в газовую фазу цинксодержащих илов отстойников электролизного производства.

Исходные илы характеризуются высокой влажностью (более 70% масс), значительным содержанием органических включений (содержание углерода около 16% масс от массы высушенного ила) и содержат 6-9% масс цинка от массы высушенного ила.

Показано, что в результате сушки (105С), илы теряют 65-80% массы.

Высушенные илы исследованы методом термического анализа и подвергнуты обжигу при температуре 880 и 1150С в атмосфере аргона (х.ч.), азота (х.ч.), воздуха и воздуха, пропущенного через древесный уголь, разогретый до 900С). При реализации обжига, в состав шихты, помимо высушенного ила, вводился древесный уголь – от 0 до 40% от массы высушенного ила.

Показано, что более 95% цинка могут быть отогнаны в газовую фазу в атмосфере аргона в течение 1 часа. При этом в состав шихты не требуется вводить дополнительный углерод (восстановление цинка реализуется за счет углерода обезвоженного кека). Достаточной температурой обжига является температура 880С. Остаточное содержание цинка в огарке составило менее 0,3% масс.

Установлено, что при замене атмосферы аргона на азот, СО или воздух показатели извлечения цинка в газовую фазу снижаются. В частности, при обжиге кека в атмосфере воздуха даже при обжиге в течении 2 часов при 1150С и введении в состав шихты 40% древесного угля, извлечение цинка в газовую фазу составило 65%. Остаточное содержание цинка в огарке составило 5% масс. При реализации обжига при температуре 880С в атмосфере воздуха, цинк не удалось перевести в газовую фазу.

При низкотемпературном (1 час, 880С) обжиге кека в атмосфере воздуха, пропущенного через слой разогретого до 900С древесного угля, извлечение цинка в возгоны составило 40-50% отн в зависимости от содержания восстановителя в составе шихты. Остаточное содержание цинка в огарке составило 5-9% масс.

При низкотемпературном (1 час, 880С) обжиге кека в атмосфере азота (х.ч.), извлечение цинка в возгоны составило 88-95% отн в зависимости от содержания восстановителя в составе шихты. Остаточное содержание цинка в огарке составило 0,7-2,4% масс.

Таким образом, прототипом возможной технологии является низкотемпературный обжиг кека (880С) в атмосфере азота. Рекомендуемый расход восстановителя 10-20% от массы кека. Рекомендуется дополнительная очистка азота от кислорода при его пропускании через слой прокаленного углеродсодержащего вещества.

Для улучшения показателей отгонки, температура в обжиговой печи может быть повышена.

Рекомендуемая схема переработки сырья:

1. Сушка при температуре ниже 150-200С в трубчатой печи. Желательна трубчатая печь косвенного нагрева, но возможна и пламенная печь прямого нагрева.

Задача газоочистки – улавливание пыли высушиваемого материала. Высушенный кек, по возможности, в горячем виде, передается на восстановительный обжиг.

2. Восстановительный обжиг реализуется при температуре 900С и выше в герметичной трубчатой печи косвенного нагрева. Газ-носитель, необходимый для эвакуации цинковых возгонов – аргон, но реально азот или азот, пропущенный через слой разогретого угля с целью перевода примеси кислорода в азоте в форму СО.

Скорость пропускания азота через печь обжига – 0,1м/мин и выше.

Задача газоочистки – улавливание цинковых возгонов. Возможна организация контролируемого подсоса воздуха на выходе из печи для окисления парообразного цинка (температура кипения 907С) до оксида цинка.

Допустимо использование мокрой газоочистки.

Оценочное содержание цинка в пылях пылеочистки 50-60% масс. Оценочное сквозное (от ила до концентрата) извлечение цинка в цинковый концентрат 80% отн.

Полученный огарок будет содержать около 40% масс СаO, 5-8% масс серы, представленной сульфидом кальция и до 15% масс С. Точный состав огарка, а также условия хранения и переработки этого вещества требуют дополнительной проработки т.к. CaS при взаимодействии с водой выделяет некоторое количество сероводорода.

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: