Металлургия свинца и цинка 2

Содержание

4. 7. Почему при обжиге не переводят весь цинк в форму ZnSO4?

В сульфидных цинковых концентратах цинк представлен глав­ным образом сфалеритом (ZnS) и марматитом (mZnS · nFeS). Coгласно оксидной теории обжига окисление сернистого цинка проте­кает по реакциям

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2 ;

(2)

2SO2+ O2 2O3 ;

(3)

ZnO + SOZnSO4 .

(4)

Как следует из реакций (2) — (4), эта теория предполагает сна­чала образование окиси цинка, а затем уже при соответствующих условиях сульфата. По сульфатной теории вначале образуется сульфат цинка, а окись является продуктом последующего разложения сульфата под действием температуры, как это показано следующими уравнениями реакции:

ZnS + 2O2 = ZnSO4 ;

(5)

ZnSO4 ZnO+ So3 ;

(6)

2SO3 2SO2 +O2 .

(7)

Сульфатная теория не исключает, однако, и возможности обра­зования сульфата цинка по вторичной реакции:

ZnO + SO3ZnSO4 .

(8)

Обе теории согласуются с данными практики в том, что в ре­зультате окисления сульфида цинка в обжиговой печи одновре­менно образуются окись и сульфат цинка, сернистый и серный ан­гидриды. Соотношение указанных продуктов окисления сульфида цинка в твердой и газовой фазах определяется условиями проведе­ния обжига и, в частности, температурой процесса, избытком возду­ха, наличием катализаторов и другими факторами. Реакция окисле­ния сульфида цинка с образованием окиси

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2 + 460050 Дж

(9)

идет самопроизвольно при температурах, превышающих температу­ру воспламенения ZnS. Последняя, по данным различных исследова­телей, находится в пределах 550 — 615°С. Сравнительно высокая по отношению к другим сульфидам температура воспламенения ZnS и слабая способность крупных зерен сульфида цинка к декриптации затрудняют процесс обжига цинковых концентратов и в большей степени требуют создания условий, способствующих ускорению ре­акции окисления. Такими условиями являются малая величина зер­на, высокая температура процесса, достаточный избыток воздуха, полнота контакта зерна сульфида цинка с кислородом.

Цинковые флотационные концентраты представляют собой тон-коизмельченный материал с размером частиц 60 — 70% — 0,074 мм, что вполне удовлетворяет первому условию и обеспечивает при других благоприятных факторах высокую скорость окисления суль­фидов, если концентраты хорошо подготовлены к обжигу.

С повышением температуры скорость окисления резко возраста­ет. Вместе с тем температура процесса для каждого вида концент­рата определяется его химическим и вещественным составом, так как с повышением температуры наряду с основной реакцией окисле­ния сульфида цинка протекают побочные и вторичные реакции, ухудшающие показатели обжига и качества огарка. В связи с этим оптимальная температура процесса зависит также и от рода аппара­та, в котором ведут обжиг. В печах кипящего слоя она допускается выше, чем в многоподовых механических печах, и поддерживается в пределах 900-1000° С.

Быстрое окисление сульфида цинка происходит лишь при достаточном избытке воздуха, когда обеспечивается поддержание не­обходимой концентрации кислорода на поверхности зерен и эва­куация газообразных продуктов обжига из слоя материала или зо­ны взаимодействия реагирующих веществ. В то же время чрезмерный избыток воздуха приводит к снижению концентрации сернистого ангидрида в обжиговых газах, так как последние раз­бавляются азотом, поступающим с воздухом в зону реакции в зна­чительно большем количестве, чем кислород. Обжиг в печах с кипящим слоем позволяет достигать высоких показателей окисления сульфидов при минимальном избытке воздуха.

Важнейшим фактором форсированного обжига цинковых кон­центратов является тесный и непрерывный контакт зерен сульфида с кислородом воздуха. Наилучшие условия для этого созданы в пе­чах кипящего слоя, благодаря чему производительность и показа­тели работы этих агрегатов значительно выше, чем печей иного типа. В процессе взаимодействия соединений цинка с кислородом од­новременно с окислением сульфидов до окиси протекают и другие реакции, имеющие важное значение для получения высококачест­венного огарка или для последующих технологических переделов и гидрометаллургического производства цинка. К ним относятся ре­акции ферритообразования, сульфатообразования и получения сили­катов цинка, растворимых в слабой серной кислоте.

5. 8. Что такое пусьера? Её состав?

Пусьера (от франц. poussière — пыль), богатая цинком пыль, уловленная в приставках с конденсатором (алонжах) при получении цинка в горизонтальных ретортах; иногда П. называют также пыль, уловленную в скубберах, очищающих газы вертикальных реторт цинкового производства. В П. переходят 2—5% цинка, загруженного в реторту. Размер частиц П. менее 100 мкм. П. содержит 85—95% Zn, 1,5—2,5% Pb, 2—6% C, 0,5—2% Cd (прочих примесей 2—2,5%). Иногда П. бывает обогащена кадмием и может служить сырьём для его извлечения. Наиболее чистую П. используют для цементации (осаждения) металлов (золота, серебра, меди, кадмия, индия и др.) и в химической промышленности. Загрязнённая П. перерабатывается отдельно с целью извлечения цинка и кадмия (остаток возвращается в исходную шихту реторт) или непосредственно подаётся в исходную шихту.

    6. 7. Каким путем наиболее просто можно увеличить концентрацию сернистого ангидрида в отходящих газах печи КС для обжига цинковых концентратов?

— Содержание кислорода в дутье не должно превышать 29-30%, так как растворимость цинка и удельная производительность при дальнейшем увеличении его концентрации растет не значительно. Кроме того, при содержании в дутье свыше 30% О2трудно устранить возрастающий избыток тепла в слое, например при помощи трубчатых кессонов, применяемых на печах. Обогащение дутья кислородом до 30% позволяет повысить производительность обжига до 9т/м3, а содержание SO2 в газах достигает 14-16%; однако быстрее изнашивается футеровка печи и требуется интенсивный отвод тепла из-за возможности оплавления огарка, все это ограничивает добавление кислорода

— Конструкция печи влияет на показатели процесса. Чтобы избежать значительного пылеуноса и повысить степень десульфуризации, печи КС делают с большим объемом надслоевого пространства: высокие (12-17м) и расширяющиеся в верхней части (в 1,3-1,5 раза). Из-за этого скорость газа при выходе из КС значительно уменьшается и

Выдержка из текста

Металлургия свинца и цинка

Контрольная работа № 2

    1. 7. По какому компоненту главным образом оценивается качество цинковых концентратов?

    2. 7. Почему обжиг цинкового концентрата для последующей пирометаллургической переработки проводят в две стадии?

    3. 7. Что входит в шихту агломерирующего обжига цинковых концентратов?

    4. 7. Почему при обжиге не переводят весь цинк в форму ZnSO4?

    5. 8. Что такое пусьера? Её состав?

    6. 7. Каким путем наиболее просто можно увеличить концентрацию сернистого ангидрида в отходящих газах печи КС для обжига цинковых концентратов?

    7. 8. Почему в вертикальные реторты загружаются брикеты, а не агломерат?

    8. 8. Что такое раймовка? Где она получается?

    9. 9. Почему при обжиге для гидрометаллургии в огарке оставляют только 3 % сульфатной серы?

    10. 9. Из какого материала выполнена катодная матрица и почему?

    11. 9. Чем характеризуется однократная циркуляция цинкового электролита?

    12. 9. Почему на цинковых заводах выход по току не превышает 93 %?

    13. 9. Какова температура при выщелачивании цинковых огарков?

    14. 9. Кислотность отработанного электролита?

    15. 9. За счёт чего поддерживается температура при выщелачивании цинкового огарка?

Список использованной литературы

мисис