СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЦИНКОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ К ОБЖИГУ Российский патент 2001 года по МПК C22B19/02 C22B1/10 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при гидрометаллургическом получении цинка из высокожелезистых концентратов.

Известен способ подготовки цинковых концентратов к обжигу, согласно которому для получения оптимальной влажности 6-8% цинковый концентрат подвергают сушке в сушильных барабанах.

Однако, указанный способ не позволяет устранить отрицательное влияние водорастворимого сульфата цинка, содержащегося в концентрате и приводящего к укрупнению огарка, с последующим нарушением технологии обжига [А.П. Снурников "Гидрометаллургия цинка", М., Металлургия, 1981 г., с. 23].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ подготовки цинковых концентратов к обжигу, включающий их смешение со вспомогательным веществом - водой и последующую подачу пульпы в печь [М.М. Лакерник, Г.Н. Пахомова "Металлургия цинка и кадмия", М., Металлургия, 1969 г., с. 94].

Недостатком указанного способа является снижение производительности печей, усиление коррозии газоходов.

Цель изобретения - устранение в процессе подготовки шихты к обжигу отрицательного влияния водорастворимого сульфата цинка, повышение комплексности использования сырья.

Поставленная цель достигается тем, что в способе подготовки цинковых концентратов к обжигу, включающем смешение концентрата со вспомогательным веществом, в качестве вспомогательного вещества используют отходы от очистки сточных вод состава, мас.%: гидроксид кальция 62-68; цинк 17-20; в количестве, обеспечивающем остаточное содержание в концентрате сульфата цинка менее 3%.

Способ осуществляется следующим образом: грейферным краном в отсеке склада готовится штабель, состоящий из цинкового концентрата и отхода очистки сточных вод. Количество вводимого отхода определяется расчетным путем с учетом связывания по реакции (1) избыточно (превышающего 3%-ное содержание в концентрате) сульфата цинка.

ZnSO₄+Ca(OH)₂ ---> CaSO₄+Zn(OH)₂ (1)
Коэффициент использования гидроксида кальция определен опытным путем и составляет 180-200%.

Для достижения более полного контакта частиц и обеспечения полноты протекания реакции шихта проходит через смеситель-дезинтегратор (истиратель), а затем по системе транспортеров поступает в печь. Обжиг ведут в печи при температуре 950-980^oC. Огарок из печи выгружается через порог в желоб и гидротранспортом направляется в цех выщелачивания.

При содержании водорастворимого сульфата цинка более 3% образующиеся при транспортировке гранулы концентрата, попадая в обжиговую печь, спекаются, оседают на падине и при их накоплении происходит нарушение процесса "кипения" слоя.

При содержании водорастворимого сульфата цинка менее 3% гранулы в печи "КС" диспергируются и рассыпаются без образования конгломератов, затрудняющих кипение материала в печи "КС".

Пример. Цинковый концентрат состава, мас.%: цинк общ. - 47,4; сера - 31,6; железо - 9,5; кремнезем - 1,5; свинец - 0,9. Концентрат содержит 4,1% водорастворимого цинка и имеет влажность - 7,4%, смешивается с отходами очистки сточных вод состава, мас.%: гидроксид кальция - 65; цинк - 19. Коэффициент использования гидроксида кальция, содержащегося в отходе, принимался равным 190%. Расход отхода очистки сточных вод, необходимого для нейтрализации сульфата цинка, рассчитывается по формуле:

где а - содержание водорастворимого цинка в концентрате, %;
b - содержание гидроксида кальция в отходе очистки сточных вод;
74 и 160 - молекулярные веса гидроксида кальция и сульфата цинка;
с - остаточное содержание сульфата цинка.

Испытания проводили при остаточном содержании сульфата цинка в концентрате, равном, мас.%: 2,6; 2,8; 3,0; 3,2.

При указанных остальных концентрациях сульфата цинка (исходная концентрация была, см. выше, равна 4,1) расход отхода соответственно составлял, %: 0,67; 0,82; 0,97; 1,12.

Шихту концентрата и отхода пропускали через дезинтегратор и загружали в печь "КС". По упругости дутья определяли характер процесса обжига. При упругости более 3500 мм вод.ст, как показывает практика, имеет место критическое накопление на подине крупных частиц (процесс "кипения" материала нарушается). Для стабилизации процесса необходима остановка печи для удаления окатышей или снижения загрузки для их выгрузки через порог.

Печь "КС", имея площадь пода 36 м², расход дутья на форкамеру составил 1700 нм³/ч, а на подину 16500 нм³/ч. Давление воздуха на подину при нормальном ходе процесса составляет 3000 мм вод. ст.

Производительность печи 360 - 380 т/сут.

Для сравнения проводили опыт по прототипу. При этом концентрат загружали в печь в виде пульпы ж:т = 1:(4-5).

Производительность печи составляла 285-290 т/сут, а через 360 суток газоход, соединяющий сернокислую и обжиговую установки, начинал корродировать, а защитная футеровка газохода была практически разрушена.

Результаты опытов приведены в таблице.

Из приведенных данных видно, что при остаточном содержании водорастворимого сульфата цинка более 3,0 нарушается процесс кипения, упругость дутья возрастает и составляет более 3500 мм вод. ст., и печь требует остановки или снижения производительности до 260 т/сут с целью разгрузки подачи от "укрупненного" огарка. При снижении остаточного содержания сульфата цинка менее 3,0 положительный эффект практически не увеличивается.

При проведении обжига по прототипу производительность печи снижается с 370-380 т/сут до 285, а срок службы газохода падает с 365 суток до 360 суток.

Т. о. использование в качестве добавки в шихту, поступающей на обжиг цинковых концентратов, отходов очистки сточных вод, содержащих гидроксид кальция в количестве, обеспечивающем остаточное содержание водорастворимого сульфата цинка менее 3%, позволяет:
исключить укрупнение материалов в печи и его залегание на подине;
повысить по сравнению с прежней производительность печи с 285 до 370 - 380 т/сут;
увеличить срок службы газоходов за счет практического исключения коррозии с 360 до 3650 сут;
повысить комплектность использования сырья за счет вовлечения в переработку цинксодержащих отходов очистки сточных вод.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при гидрометаллургическом получении цинка из высокожелезистых концентратов. В предложенном способе в шихту обжига вводят шламы очистки сточных вод, содержащие 62 - 68% гидроксида кальция и 17 - 20% цинка, в количестве, обеспечивающем остаточное содержание в концентрате сульфата цинка менее 3%, достигается укрупнение огарка и повышение комплексности использования сырья. 1 табл.

Способ подготовки цинковых концентратов к обжигу, включающий смешение концентрата со вспомогательным веществом и последующий обжиг в печи кипящего слоя, отличающийся тем, что в качестве вспомогательного вещества используют отходы очистки сточных вод в количестве, обеспечивающем остаточное содержание в концентрате сульфата цинка менее 3%, содержащие 62 - 68% гидроксида кальция и 17 - 20% цинка.