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

• Название: Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор технических наук, профессор
• Анкор: ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБЖИГА В ПЕЧАХ КИПЯЩЕГО СЛОЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ СУЛЬФИДНЫХ ЦИНКОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
• Дата: 05.02.2020
• Размер: 6.68 Mb.
• Имя файла: urfu1714_d (1).docx
• Тип: Диссертация; #107278
• страница: 17 из 24

Выводы:

1. 
   На основании проведенных опытов по обжигу цинковых концентратов предложены следующие механизмы образования агломерационных спеков.
   
   • 
     образование высокопрочных окатышей из частиц сульфидных цинковых концентратов под влиянием водорастворимых соединений, в том числе сульфатов металлов на стадии подготовки шихты печей КС;
     
   • 
     образование агломерационных спеков в процессе обжига цинковых концентратов под воздействием образования на поверхности частиц жидкой фазы из эвтектических соединений сульфидов металлов, силикатов свинца.
     

2. 
   Образование укрупненного огарка под воздействием сульфатных соединений или водорастворимых соединений происходит на стадии подготовки концентратов к обжигу. При подготовке и перемещении шихты печей КС образуются конгломераты из влажных частиц концентрата, механическая прочность которых возрастает в процессе сушки шихты. Попадая в печь КС, данный конгломерат не разрушается, превращаясь при обжиге в прочный сферический укрупненный огарок. Скорость газовых потоков недостаточна для выгрузки данного огарка через разгрузочный порог печи, что приводит к его накоплению на подине печи.
   
3. 
   Образование агломерационных спеков при обжиге происходит при наличии жидкой фазы на поверхности частиц шихты. Это связано с наличием примесей в концентратах, которые способны образовать эвтектические соединения с температурой плавления ниже температуры обжига.
   
4. 
   Определяющим условием процесса образования агломерационных спеков является размер частиц концентрата. При обжиге концентрата с размером частиц менее 100 мкм отмечена максимальная прочность агломерационного спека по сравнению с обжигом концентрата с отличными размерами частиц.
   
5. 
   На основании статистической обработки результатов лабораторного обжига десяти концентратов с различным содержанием примесей выведена формула расчета определяющая механическую прочность спека в зависимости от содержания в нем примесей.
   

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СКОРОСТЬ ОКИСЛЕНИЯ ЦИНКОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ

Определение основных факторов влияющих на технологичность процесса обжига цинковых концентратов полученных из различных месторождений является первоочередной задачей для производства цинка. При поступлении на завод новых партий цинковых концентратов производится полный химический анализ состава концентрата. Решение о количестве того или иного концентрата в шихте обжиговых печей определяется производственным отделом предприятия, которое принимается на основе химического состава концентрата. При этом анализ физических свойств концентрата, как правило, не проводится, что может привести к ухудшению работы печей кипящего слоя и даже к их остановке. Следует отметить, что на свойства концентрата будет влиять и изменение технологии обогащения цинковых концентратов на одном и том же горно- обогатительном комбинате.

Изменение технологии обогащения на горно-обогатительных комбинатах, которые являлись основными поставщиками концентратов для ЧЦЗ, появление новых поставщиков привело к ухудшению работы печей кипящего слоя. Возникали аварийные ситуации при работе печей, которые проявлялись в виде укрупнения огарка, образования твердого монолитного материала на подине и стенках печи (настыль), залеганием кипящего слоя, нестабильной выгрузкой огарка из печей. Данная ситуация потребовала провести дополнительные исследования свойств каждого из получаемых концентратов, определить рациональные составы смеси концентратов для приготовления шихты для печей кипящего слоя. Первопричиной аварийных ситуаций, по мнению автора, является нарушение аэродинамики кипящего слоя, вызванное преобладанием тонкодисперсных частиц в слое (образование

«вязкого» кипящего слоя). Это приводит к снижению теплопереноса в слое с изменением температурного режима обжига в различных зонах печи. В
процессе исследования обжига различных цинковых концентратов моделировался обжиг в слое неподвижных частиц и обжиг в печи кипящего слоя. Влияние химического состава концентратов на агломерационные процессы для слоя неподвижных частиц было описано в предыдущей главе. В свою очередь процесс обжига сульфидных цинковых концентратов в неподвижном слое не позволяет моделировать реальные процессы, происходящие в печи кипящего слоя. Условия протекания химических реакций в кипящем слое с интенсивным тепло- и массопереносом исходных веществ и продуктов реакции существенно отличаются от условий процесса обжига в неподвижном слое. Для дальнейшего исследования процесса обжига цинковых концентратов на базе лаборатории Технологического бюро Инженерного центра ЧЦЗ была сконструирована высокотемпературная лабораторная печь кипящего слоя. Данная печь позволила смоделировать процесс обжига сульфидных цинковых концентратов при температурах сопоставимых с температурами обжига в рабочих печей КС ЧЦЗ.

Рисунок 4.1 – Схема лабораторной печи кипящего слоя для обжига при высоких температурах

Лабораторная печь КС состоит из воздушной коробки печи 4, цилиндрической шахты печи 3, которые изготовлены из стали 12Х18Н10Т. Перфорированная подина печи с отверстиями диаметром 1 мм выполнена из
огнеупорного материала с «живым» сечением 0,3 % (данное соотношение выбрано по результатам опытов описанных в главе 2 и по аналогии с печами КС ЧЦЗ). Модель печи помещена в нагревательную печь 2 с крышкой 1 с возможностью регулировки и поддержания заданной температуры. Температура обжига измеряется термопарой 7, которая связана с контроллером печи, поддерживающим заданную температуру с помощью нагревателей печи. Цинковый концентрат подается через загрузочную трубу 5, отбор проб огарка производится через разгрузочную трубу 6. Необходимое количество воздуха подается в воздушную коробку 4 с помощью сквозной трубки в подине печи 2. Обжиговые газы отводятся через съёмный свод печи с помощью сквозной трубки в крышке печи 1.

В промышленной печи КС тепловой баланс (постоянная температура обжига цинковых концентратов в печи) поддерживается за счет тепла экзотермических реакций, избыток тепла отводится с помощью элементов охлаждения печи. В лабораторной печи КС из-за масштабного фактора для поддержания постоянства температуры использовались электрические нагреватели с автоматической регулировкой температуры на заданном уровне. Это позволяло проводить опыт по обжигу сульфидных концентратов при постоянной заданной температуре.

Измерения технологических параметров процесса обжига производилось контрольно-измерительными приборами, собранными в единую схему, изображенную на рисунке 4.2. На схеме представлены лабораторная печь 1, котел охлаждения обжиговых газов 2, буферная емкость 3 с зондом от газоанализатора 4. Блок регулировки и измерения расхода газов 5 включает в себя два ротаметра Q1 и Q2, манометр 7, регулирующие краны 8. Подача воздуха в печь осуществляется по трубопроводам 6, движение газовых потоков указано стрелками. Измерение температуры и её регулирование в реакционной зоне печи осуществляется с помощью регулятора температуры 9.