ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБЖИГА В ПЕЧАХ КИПЯЩЕГО СЛОЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ СУЛЬФИДНЫХ ЦИНКОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор технических наук, профессор
 Скачать 6.68 Mb.
|
 Рисунок 3.14 – Фотография оплавившегося агломерационного спёка Дальнейшее пребывание агломерационного спёка в печи приводит к полному его оплавлению без видимых границ частиц огарка, что видно на рисунке 3.14. Процесс образования настыли на футеровке и подине печей кипящего слоя исследован в работе [89], в которой исследуются причины настылеобразования в печах кипящего слоя при обжиге низкосортных сульфидных цинковых концентратов. В данной работе к низкосортным концентратам относят концентраты с низким содержанием цинка (45 – 49 %), содержание примесей Cu – (0,5 – 1,0 %), Pb – (1,1 – 1,5 %), Fe – (4 – 6 %), SiO2 – (2 – 4 %). К такому типу концентратов практически относятся все концентраты, перерабатываемые на ЧЦЗ (таблица 3.2). Спекшийся материал (настыль) был отобран с различных участков внутреннего пространства печи. Особое внимание уделялось зоне загрузки концентратов в печь (район форкамеры печи), зоне выгрузки огарка из печи (район разгрузочного порога). В зависимости от места отбора пробы, настыль имела различные физические свойства. Характер проблемных зон настылеобразования в исследуемых печах аналогичен образованию настыли в печах КС ЧЦЗ. Фазовый анализ проб настыли позволил сделать вывод, что основной причиной связывания отдельных зерен в спёки являются жидкие фазы, представленные сульфидными, оксидно-сульфидными и силикатными эвтектиками. К данным эвтектикам относятся соединения Cu2S – FeS, FeS – FeO, Cu2S – FeS – FeO, Pb2SiO4, которые имеют температуру плавления ниже температуры обжига. Образование жидкой фазы из эвтектик на границах зерен служит причиной укрупнения огарка в печах кипящего слоя. В дальнейшем укрупнение огарка приводит к нарушению аэродинамики кипящего слоя, ухудшению теплопередачи между частицами, локальному падению температуры. В районе подины печи КС были отобраны пробы укрупненного огарка, представляющие собой сферические конгломераты частиц, имеющие пористую структуру. Цементирующую связку между частицами в конгломератах огарка выполняют сульфатные соединения металлов. Сульфаты цинка не образуют в диапазоне температур 300 – 900 оС прочных конгломератов, но при наличии сульфатов свинца и других металлов огарок приобретает высокую механическую прочность. Условием образования сульфатов в печах КС являются нарушения аэродинамики кипящего слоя за счет загрузки мелкодисперсных концентратов, образованию «вязкого» кипящего слоя. Снижение интенсивности кипения приводит к локальным снижениям температуры в слое, что приводит к росту сульфатных фаз. Предотвратить образование сульфатов можно с помощью интенсификации кипения частиц огарка для улучшения массо- и теплопередачи в кипящем слое. Процессы образования сульфатов при окислении сульфидных концентратов кислородом воздуха при различных соотношениях температур и парциальных давлений серного и сернистого ангидрида представлены в работе [90]. Показано, что при окислении сульфидов металлов возможно образование оксидов металлов, сульфатов металла и металла в зависимости от условий протекания реакции [91, 92]. Условия для образования металлического цинка и сульфатов цинка в печи кипящего слоя возможны только при локальных нарушениях кипящего слоя. Образование кристаллов в оплавившемся агломерационном спеке (рисунок 3.14) свидетельствует о протекании реакций с образованием металлического цинка в спеках печей КС. Аналогичные кристаллы в условиях лабораторного обжига были получены при спекании концентратов с размерами частиц 63 – 71 мкм при определении прочности агломерационных спеков. Исследование данных кристаллов проводилось на растровом электронном микроскопе JEOL JSM- 6460LV оборудованным энергодисперсионным спектрометром фирмы «Oxford Instrument». С его помощью были сделаны снимки кристаллов, обнаруженные на разломе агломерационного спека образцов после их разрушения на испытательном стенде по определению нагрузки разрушения спеков (рисунок 3.15). Появление кристаллов выросших на зернах обожженного концентрата говорит о кристаллообразовании в газовой среде при отсутствии интенсивных газовых потоков. Количественный микрорентгеноспектральный анализ кристаллов показал содержание цинка на уровне 85 % и около 15 % кислорода (рисунок 3.16), что не соответствует стехиометрии оксида цинка. В то время как содержание цинка и кислорода в зернах соответствует стехиометрическому составу оксида цинка. |