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 4.2 – Схема контрольно-измерительной аппаратуры для лабораторной печи кипящего слоя Первая серия опытов заключалась в определении скорости окисления различных цинковых концентратов перерабатываемых на заводе в процессе обжига. Химический состав данных концентратов был ранее представлен в таблице 3.2. Различие в химическом составе концентратов предполагало различную скорость окисления сульфидов. Предполагается, что скорость окисления сульфидов при интенсивном перемешивании зерен концентрата под воздействием высоких температур, свободном доступе кислорода к поверхности зерен и механическом воздействии на образующуюся оксидную пленку на поверхности зерен должна быть выше скорости окисления сульфидов в неподвижном слое. При проведении опытов по обжигу различных концентратов фиксировались определенные параметры обжига (температура обжига, размер частиц концентрата, количество подаваемого воздуха). Степень окисления концентратов определялась по относительному уменьшению количества сульфидной серы в огарке. Пробы огарка отбирались из лабораторной печи кипящего слоя через определенные промежутки времени. В таблице 4.1 представлены результаты опытов по обжигу различных цинковых концентратов с размером частиц 0,2 – 0,5 мм при температуре обжига 950 оС. Таблица 4.1 – Степень десульфуризации при обжиге для различных цинковых концентратов (950 оС, размер частиц 0,2 – 0,5 мм)
Результаты обжига концентратов, представленные в таблице, наиболее характерны для первой серии опытов. Были проведены опыты при температурах обжига 925оС, 950оС, 970 оС, с размерами частиц концентрата менее 0,2 мм; 0,2 – 0,5 мм; 0,5 – 1,0 мм. Выбор температур обжига и размера частиц концентратов основывался на реальных диапазонах температур применяемых при обжиге на ЧЦЗ и по наиболее массовым фракциям гранулометрического состава цинковых концентратов. Результаты первой серии опытов позволяют утверждать, что для данного способа определения степени десульфуризации огарка печи КС, скорости окисления цинковых концентратов не зависят от химического состава цинковых концентратов. Можно предположить, что скорость окисления цинковых концентратов с различным химическим составом в условиях печи кипящего слоя практически одинакова и является функцией температуры обжига и размера частиц концентратов. Как уже упоминалось, температура воспламенения цинковых концентратов лежит в пределах 550 – 615 оС, при этом скорость окисления концентратов резко возрастает с увеличением температуры [25]. Проведенные ранее исследования показали, что данное утверждение имеет место для температур обжига близких к температуре воспламенения цинковых концентратов. При температурах обжига от 800 оС и выше скорость окисления цинковых концентратов увеличивается незначительно. При температурах обжига в промышленных печах кипящего слоя (920 – 970 оС) скорость окисления цинковых концентратов практически не изменяется [95, 96]. Это также подтверждается практикой работы промышленных печей. Поэтому было решено провести вторую серию опытов по определению зависимости скорости окисления от размера частиц концентратов. Алгоритм проведения второй серии опытов заключался в прогреве кипящего слоя лабораторной печи с инертным материалом до температуры проведения опыта. Количество подаваемого воздуха соответствовало гранулометрическому составу материала по данным представленным в главе 2. Наиболее приемлемым оказалось использование инертного материала с гранулометрическим составом 0,2 – 0,5 мм и 0,5 – 1,0 мм. По достижении в печи заданной температуры обжига в печь засыпалась навеска сухого цинкового концентрата с определенным гранулометрическим составом. Во время опыта производились замеры количества поступающего в реакционную зону печи воздуха ротаметром Q1, количество отходящих газов из печи ротаметром Q2, давление в воздушной коробке печи. Температура и концентрация в отходящих газах кислорода и сернистого ангидрида измерялась с помощью газоанализатора «Optima 7» в реальном режиме времени. Проведение опытов подразумевало подачу относительно небольшой навески цинкового концентрата (примерно 3 г в зависимости от содержания сульфидной серы в концентрате) в нагретый до температуры опыта инертный материал. Весовое соотношение инертного материала к цинковому концентрату составляло 30 : 1 (примерное соотношение количества огарка в печи КС к количеству подаваемого концентрата), что позволило провести обжиг в изотермическом режиме. Количество подаваемого в лабораторную печь воздуха позволяло проводить опыт с явным избытком кислорода, что не лимитировало окисление сульфидов по количеству окислителя. Показания газоанализатора по содержанию сернистого ангидрида в отходящих газах во время опыта позволили построить графики изменения концентрации SO2 в зависимости от времени опыта. Учитывая количество отходящих газов и их температуру, был произведен расчет количества серы переходящей в обжиговые газы во время обжига, а также обратный расчет количества серы остающейся в продуктах обжига в течение опыта. Изменение содержания сульфидной серы в концентрате за время проведения опыта определялось расчетным путем по начальному содержанию сульфидной серы в концентрате (35 %), показаниям газоанализатора и по остаточному количеству сульфидной серы в огарке. На рисунке 4.3 представлены рассчитанные кривые изменения содержания сульфидной серы в продукте обжига цинкового концентрата ЦК1 при температуре 950 оС. Для опытов использовался концентрат с гранулометрическим составом менее 200 мкм, 200 – 500 мкм, 500 – 1000 мкм, 1 – 2 мм, 2 – 5 мм, 5 – 8 мм. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||