Печь КС для обжига цинкового концентрата, страница 2

Важнейшими факторами, оказывающими влияние на протекание процесса обжига сульфидных материалов, являются: I) температура; 2) физико-химические свойства сульфатного ма­териала, подвергаемого окислению, и в том числе крупность частиц и их пористость; 3) концентрация кислорода в газовом потоке; 4) концентрация    SО₂   и   SO₃    в газовом потоке и ско­рость их удаления из реакционной зоны; 5) толщина и структура пленки из твердых продуктов реакции, образующихся, на наружной поверхности частиц сульфида.

При обжиге цинкового концентрата реакции окисления его сульфидных минералов протекают на поверхности раздела твердой к газообразной фаз. При этом образуется пленка новой твердой фазы - окисленное соединение металла (окисел, сульфат или ос­новная соль) и газ (SO₂   и  S0₃). С течением времена толщина этой пленки увеличивается. Кроме того, газовые продукты реак­ции (S0₂ и   SO₃) обволакивают отдельные зерна обжигаемого материала, образуя вокруг этих зерен газовую пленку. Пленка окислов и газовая пленка затрудняют проникновение во внутрен­нюю область зерен кислорода, необходимого для взаимодействия с оставшимися внутри зерен неокислившимися сульфидами. По ме­ре утолщения пленки из окислов на зернах обжигаемых материа­лов процесс диффузии кислорода в реакционную зону все более замедляется.

Сульфид цинка - плотный минерал. Плотную структуру имеет также пленка из окиси шика,  образующаяся в результате окисления сульфида цинка, поэтому цинковый концентрат обжигается весьма медленно. Как результат этого производительность агре­гатов, в которых осуществляется обжиг цинковых концентратов, значительно меньше,  чем при обжиге других сульфидных материа­лов (например, медных или медно-никелевых сульфидных концент­ратов).

Кроме сфалерита в цинковом концентрате присутствуют дру­гие сульфидные минералы (чаще всего - пирит и пирротин, халь­копирит,  борнит, халькозин,  ковеллин, арсенопирит и пр.) и пустая порода. Эти примеси способствуют ускорению процесса, так как одни из них при нагревании декрептируют ( FeS₂   ) или диссоциируют (CuFeS₂ ,  CuS    и др.), выделяя некоторое коли­чество серы, или  улетучиваются (As₂S₃ ,Sb₂S₃) благодаря чему повышается пористость частиц цинкового концентрата.

Поведение при обжиге сфалерита и других сульфидных мине­ралов - его спутников, а также минералов пустой породы рассматривать не будем. Отметим толь­ко, что при обжиге сульфидных цинковых концентратов на пирометаллургических заводах из концентратов стараются полностью выжечь всю серу, не допуская присутствия в огарке как сульфида,  так и сульфата цинка, поскольку из сульфида цинка при последующем процессе дистилляции металл не извлекается, а сульфат цинка в восстановительной среде вновь превращается в сульфид по реакции   ZnSO₄ + 4СО(4С)=ZnS+ 4С0₂(4С0).

В результате обжига сфалерита образуются не только окислы цинка, но также ферриты цинка (nZn0 • mFe₂0₃), особенно в том случае, если ZnSнаходится в изоморфной смеси с минера­лами железа и обжиг осуществляется при высокой температуре. При пирометаллургическом методе производства цинка его ферри­ты хорошо разрушаются в условиях протекания процесса дистил­ляции и не оказывают, таким образом, влияния на извлечение цинка из огарка. Поэтому на пирометаллургических цинковых за­водах обжиг цинкового концентрата осуществляют при высокой температуре (850-900°С), не опасаясь образования феррита цинка.

Высокая температура при обжиге цинкового концентрата спо­собствует значительному увеличению производительности обжиго­вых агрегатов, а также более полному разложению сульфата цинка.

Присутствие свинца и кадмия в агломерате или в конечном огарке нежелательно по следующим соображениям. Свинец находит­ся в агломерате кроме других соединений в виде глета и суль­фата. При дистилляционном процессе,  осуществляемом в сильно-­восстановительной среде и при высокой температуре, сульфат свинца переходит в сульфид по реакциям PbSO₄ + 4C=PbS + 4СО; PbS0₄   + 4CО=PbS+4CO₂, а глет восстанавливается до металла по схеме   РbО + С(СО)=Pb+СО (СО₂).