Значительный рост производства в народном хозяйстве и его развитие, может быть достигнуто вследствие более полного и комплексного использования сырья, улучшение технико-экономических показателей, повышение производительности труда, а также улучшения качества выпускаемого продукта, - путем автоматизации производственных процессов, разработки и внедрения в промышленность надежных, экономичных систем автоматизации управления технологическими процессами. Все эти задачи становятся особенно актуальными в условиях рыночных отношений.

На сегодняшний день автоматизация широко применяется в ряде отраслей промышленности, таких как электроснабжение, в системах социально-бытового назначения, в жилищном строительстве, машиностроении, металлургии и т.д.

Вследствие чего вытекают следующие направления развития работ по автоматизации, в частности конкретные цели и задачи дипломного проектирования, а именно техническое обоснование и инженерная разработка системы автоматизации управления технологическим процессом обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя в металлургии тяжелых цветных металлов.

1. Технология обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя

1.1 Теоретические основы процесса обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя

В настоящее время производство и потребление цинка занимает одно из ведущих мест по переработке тяжелых цветных металлов. В промышленности для получения металлического цинка используют два способа - это пирометаллургический и гидрометаллургический. Однако развитие металлургии цинка пошло по пути гидрометаллургического производства. И сейчас этот способ является основным, обеспечивая более 90% всего получаемого цинка. Он имеет ряд преимуществ перед пирометаллургическим способом, а именно:

1. позволяет полно и комплексно использовать сырье

2. эффективно применяется к бедному и сложному сырью

3. применяется удобный вид энергии - электрический, с наименьшими затратами

4. получаемый цинк высокого качества

5. позволяет полнее осуществить экологические меры и улучшить условия труда.

Производственный процесс получения цинка гидрометаллургическим способом, состоит из сети последующих стадий:

1. подготовка материала к обжигу

2. обжиг цинковых концентратов

3. классификация продуктов обжига

4. выщелачивание

5. очистка раствора от примесей

6. электролиз

7. переплавка катодного цинка в чушковый

обжиг цинковый концентрат автоматизация

Так, как на сегодняшний день основным источником получения цинка по прежнему являются сульфидные цинковые концентраты, получаемые из полиметаллических руд, то основной задачей обжига является, превращение их в окисленные соединения, превращение их в окисленные соединения, наиболее быстро, полнее и с наименьшими затратами. В природе цинк встречается в виде руды, в которой цинк сочетается в соединениях с другими элементами в виде минералов, вкрапленных в горные породы.

Руды в свою очередь подразделяются на сульфидные, в которых металлы находятся в соединениях с серой и окисленные в которых металлы содержатся в виде окислов. Окисленные руды не требуют предварительного обогащения и обжига перед металлургической переработкой в отличии от сульфидных.

Обогащением для свинцово-цинковых руд является процесс флотации, при котором решаются следующие основные вопросы:

1. отделение сульфидных минералов от пустой породы

2. отделение минералов свинца и меди от минералов цинка

3. устранение возможного перехода пирита в свинцовый и цинковый концентраты, и выделение пирита в отдельный продукт

4. извлечение золота и других металлов спутников

В процессе обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя, получаемый продукт переработки, так называемый огарок, должен удовлетворять следующим требованиям, способствующим благоприятным условиям дальнейшей стадии технологической переработки, а именно:

1. иметь высокое содержание высокой фракции (-0,15мм)

2. иметь низкое содержание сульфидной серы (не более 0,1-0,3%)

3. количество сульфатной серы желательно иметь (не более 2-4%)

4. умеренное содержание ферритных и силикатных соединений.

Огарок - наиболее крупная фракция твердых продуктов обжига, отличается от других продуктов высоким содержанием кислоторастворимого цинка. Растворимость огарка в растворах слабой серной кислоты должна быть не менее 90 %. Эти требования обуславливаются из технологической задачи гидрометаллургической обработки огарка. Так, как структурно свободная окись и сульфат цинка легко растворимы в растворе серной кислоты. Тогда, как сульфид цинка и цинк связанный в ферритную форму почти не растворимы.

Не менее вредно образование силикатов, так, как силикаты цинка, свинца и других присутствующих металлов хотя и растворяются в растворе серной кислоты, но образуют паллоидные, труднофильтруемые пульпы. Для того, чтобы огарок полнее использовался, как нейтрализатор, то есть снижен его избыток при выщелачивании, он должен быть мелким и однообразным по крупности [1].

Таким образом технологической задачей обжига цинковых концентратов, как уже отмечалось, является перевод сульфидного цинка, в структурно свободную окись и частично в сульфат, которые легко перерабатываются при выщелачивании, дающие максимальное извлечение цинка, за минимальный промежуток времени и с наименьшими затратами.

Степень полноты прямого извлечения цинка в раствор, определяется глубиной обжига сульфидов цинка, то степенью десульфаризации, которая составляет 97-99%. Путем опытных данных установлено, что константа массопереноса быстро возрастает от 910⁰С и достигает максимального значения при температуре 980⁰С, а затем падает. Таким образом в этом интервале температур 910⁰С-980⁰С, мы получаем максимальный выход оксида цинка в огарке из исходного сульфидного сырья. На рис.1, изображена зависимость этой константы от температуры. При более высоких температурах увеличивается нежелательное содержание в получаемом продукте примесей, в дальнейшем загрязняющих раствор, например: кремнезем, кадмий, медь и т.д. Кроме того более высокая температура чем указанная в интервале 910-970⁰С весьма незначительно влияет на скорость обжига, на рис.2. показана зависимость скорости обжига от температуры.

Рис.1. Зависимость константы массопереноса от температуры

Рис.2. Зависимость скорости окисления от температуры для ZnS

Технология обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя (стр. 1 из 18)

Введение

1. Технология обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя

1.1 Теоретические основы процесса обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя