Обжиг молибденового концентрата на заводе (стр. 2 из 25)

– Сырьем для молибденового участка являются молибденовые концентраты со средним содержанием молибдены около 50%. Конечным продуктом является парамолибдат аммония (3(NH₄)₂O·7 МoО₃·4Н₂О), который передается в цех № 2.

– Кобальтовое отделение получает в качестве сырья техническую окись кобальта с содержанием кобальта около 70% с других заводов цветной металлургии. После ряда технологических операций получают окись кобальта, предназначенную для производства твердых сплавов.

1.2 Описание технологии и условий образования газов

Обжиг молибденового концентрата производят с целью перевода сульфида молибдена (MoS₂) в оксид молибдена (MoO₃) – легкорастворимое в аммиачной воде соединение.

При температуре выше 500^оС молибденит интенсивно окисляется кислородом воздуха с образованием треокиси молибдена по суммарной экзотермической реакции:

MoS₂ + 3,5O₂ = MoO₃ + 2SO₂ + Q_ккал

Реакция протекает с выделением тепла, что обеспечивает возможность проведения процесса за счет теплоты реакции. При окислении частицы молибденита покрываются пленкой триоксида молибдена, через которую кислород свободно проникает при температуре 550–600^оС, при такой температуре пленка пористая и не препятствует протеканию процесса окисления.

Исходным сырьем при обжиге являются молибденитовые концентраты с содержанием молибдена (Мо) 47–56%, сульфидной серы (Ss) 30–35%, железа (Fe) 1–3,5%, кремнезема (SiO₂) 4–9%, мышьяка (As) 0,03–0,06%, фосфора (Р) 0,02–0,05%, меди (Сu) 0,4–1,5%.

Одним из факторов, определяющих качество концентрата, является крупность его частиц. Практикой обжига в печах «кипящего слоя» установлено, что при среднем размере частиц обжигаемого концентрата равном 12–14 мкм, вынос пыли из печи составляет 36–38%, а при крупности 10–12 мкм — 40–42%, при работе с более мелкими концентратами пылеунос возрастает до 60% и даже более.

Степень пылеуноса при обжиге молибденитовых концентратов в многоподовых печах 15–18%, при обжиге в печах КС 25–40%. Запыленность газов высокая (100–200 г/м³ и выше). Вследствие большого избытка воздуха, используемого для регулирования температуры, концентрация SO₂ в газах многоподовых печей низкая: 0,9–1,5 %. Несколько выше концентрация SO₂ в газах печей КС: 2–2,5%. Кроме того, газы содержат серный ангидрид SO₃.

До последнего времени очистку газов от SO₂ и утилизацию серы из них на молибденовых предприятиях не проводили. После разбавления воздухом газы выбрасывались в атмосферу на высоте 50–135 м. В последние годы, в связи с усилением внимания к защите окружающей среды создают установки для очистки обжиговых газов от сернистого газа.

Экономически оправдано направлять газы с концентрацией SO₂ 3–3,5 % на производство серной, кислоты. Экономичность сернокислотных установок повышается при увеличении концентрации SO₂ в газах за счет сжигания серы в отдельной обжиговой печи. На установках меньшего масштаба применяют очистку обжиговых газов орошением их известковым молоком в скрубберах. Улавливание SO₂ основано на образовании малорастворимого сульфита СаSО₃, который сбрасывают в хвосто-хранилище, где он окисляется постепенно кислородом до CaSО₄. Содержание SO₂ в газах после скрубберов составляет 0,05–0,1%.

При работе на мелких концентратах с большим пылеуносом работа печи сильно осложняется, так как вместе с пылью из слоя выносится значительное количество сульфидной серы, которая горит во всем объеме печи. Из-за этого повышается температура под сводом печи, тепловой баланс обжига нарушается и увеличивается вероятность образования налипаний огарка в верхней части печи и под сводом. По мере увеличения их объема они могут срываться и вызывать нарушения режима «кипения» и, в результате, остановку печи. Поэтому при работе на разных концентратах необходимо корректировать технологические параметры операции обжига.

На Рис. 1 показана одна из промышленных печей и общая схема установки. Печь представляет собой цилиндрическую шахту, футерованную жароупорным бетоном или фасонным шамотным кирпичом. В нижней части шахты расположена воздухораспределительная решетка (подина). Решетка состоит из ряда сопел с грибовидными съемными колпачками, что

предотвращает просыпание материала под решетку.

Рис. 1. Схема установки для обжига молибденитовых концентратов в кипящем слое

1 – шихта печи, футерованная огнеупорным бетоном; 2 – разгрузочный порог; 3 – распределительная решетка (подина); 4 – сборники огарка и пыли; 5 – воздуховка; 6 – кессон; 7 – тарельчатый питатель; 8 – бункер; 9 – шлюзовый; 10 – циклон; 11 – мокрый электрофильтр; 12 – сборник пульпы.

Равномерное питание печи концентратом — важнейшее условие поддержания заданного режима обжига. Концентрат подается в печь с помощью автоматизированного узла загрузки, состоящего из цилиндрического бункера, под которым находится тарельчатый питатель с регулируемой скоростью оборотов. Газы вместе с уносимыми с ними тонкими частицами материала проходят пылеулавливающие устройства (циклон, электрофильтр) и выбрасываются в атмосферу.

Вследствие близости температур возгорания молибденитового концентрата в кипящем слое (500–510°С) и начала спекания огарков (580–590°С) обжиг концентрата можно проводить лишь при относительно низкой температуре в слое, поддерживаемой в пределах 550–570°С. При более высокой температуре на стенках печи в надслоевой зоне образуются плотные наросты, куски которых падают в слой и накапливаются на подине, что приводит к нарушению процесса.

Заданная температура в слое поддерживается автоматически. Система регулирования основана на изменении количества подаваемого концентрата. При повышении или понижении температуры по сравнению с заданной соответственно автоматически уменьшается или увеличивается количество подаваемого в печь в единицу времени концентрата путем изменения числа оборотов тарели питателя.

1.3 Характеристика печи

Для обжига молибденового концентрата в «кипящем слое» в комплекте со щитом управления используется печь высотой шахты 10 м, наружный диаметр 3,8 м, площадь пода печи 6,05 м². Печь футерована шамотным кирпичом с прослойкой теплоизоляции между кладкой и стенкой корпуса печи.

Подина печи изготовлена из жаростойкого бетона. Диаметр подины 2,8 м², в нее вмонтировано 940 трубок, на которые навинчены колпачки с отверстиями диаметром 2,5 и 3 мм для подачи воздуха от воздуходувок.

Под печи разделен на три секции, через которые подается воздух от воздуходувки. Возможна регулировка подачи воздуха на любую секцию. Загрузка концентрата в печь производится на высоте 1670 мм от подины. Разгрузка огарка производится со дна печи.

Для загрузки концентрата в печь используется бункер стальной вместимостью 2,2 т с тарельчатым питателем. К нему подключен электродвигатель мощностью 3 кВт,

.

ГЛАВА 3. Выбор и расчет системы пылеулавливания

3.1. Выбор системы пылеулавливания

Для очистки газов обжиговых печей в данном проекте предложено установить систему пылеулавливания состоящую из циклона, электрофильтра, скруббера Вентури, так как она позволяет кроме твердых пылевых частиц уловить и часть SO₂.

Циклон

Циклоны широко используют в металлургии для выделения из технологических газов грубой пыли, т.е. в качестве первой ступени очистки перед аппаратами тонкого пылеулавливания, но еще применяют в качестве единственной ступени очистки.

Однако циклоны способны эффективно улавливать пыль только размером 15-20 мкм и более. Выделение частиц пыли из газового потока происходит за счет центробежных сил, возникающих при вращении запыленного потока в циклоне и при изменении направлении потока при выходе в трубу.

Вращение потоку сообщается путем ввода его в аппарат либо по касательной к стенке корпуса, либо с помощью закручивающего устройства.

В результате действия центробежных сил частицы пыли, взвешенные в потоке газа, отбрасываются на стенки корпуса и выпадают из потока.

Газ, освобожденный от пыли, продолжая вращаться, совершает поворот на 180^о и выходит из циклона через выхлопную трубу. Частицы пыли, достигшие стенок корпуса, движутся к выходному отверстию и выводятся из циклона.

Эффективность работы циклона возрастает с увеличением скорости газа, диаметра и плотности частиц пыли и уменьшается с увеличением вязкости газа и размеров циклона.

Электрофильтр

В электрофильтрах, применяемых для очистки газов, используется взаимодействие между зарядом пылевых частиц и электрическим полем. Высокое напряжение (30 – 60 кВ) подается на коронирующие электроды, а осадительные электроды заземляют. В результате внутри аппарата создается электрическое поле. Для создания коронного разряда коронирующие электроды имеют определенную форму, которая обеспечивает вблизи их резко выраженную неоднородность электрического поля.

Частицы пыли, попадая в электрическое поле, заряжаются и перемещаются одновременно к выходу из аппарата со скоростью газа и к осадительным электродам со скоростью дрейфа. В сухих электрофильтрах происходит возвращение некоторых частиц пыли в газовый поток. Этот процесс называется вторичный пылеунос.