PL140214B1 - Method of sintering crude zinc oxide in a rotary kiln - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 88 Ol 302 140 214 granulek. Dobór lepiszcza ma tu istotne znaczenie, gdyz ohodzi o wytworzenie granulek o du¬ zej wytrzymaloscif a ponadto równiez o tot aby z leplszozem nie wprowadzac do spiekanego tlenku cynkowego substancji niepozadanych, obnizajacych konoentraoje metalu. Do znanyoh roz¬ tworów stosowanych do granulowania naleza lug posulfitowy (polski opis patentowy nr 62 468) i roztwór pooementacyjny z otrzymywania kadmu. Roztwory te dodaje sie w ilosci 8 - 20% w stosunku do masy materialu przeznaozonego do granulowania.Przedstawiony proces spiekania ma kilka wad. Wynikaja one z systematycznego ubozenia wsadów w zawartosc cynku. Prowadzi to do obnizenia konoentracji metali w surowym pylistym tlenku cynkowym 1 wzrostu w nim udzialu skladników skaly plonej. Najbardziej niepozadanym skladnikiem w surowym tlenku cynkowym jest tlenek glinu. Jego udzial wzrasta przy zubozonym wsadzie do ponad 8%. Wysoka temperatura topliwosci tlenku glinowego powoduje, ze nie tylko sam nie zostaje spieczony, ale utrudnia spieczenie pozostalych skladników. W rezultaoie po¬ nad 20% spiekanej masy nie zostaje zaglomerowana i wychodzi z pieca w postaci pylu i piasku o uziarnieniu ponizej 1f0 mm. Obniza -to wartosc teohnologiozna produktu spiekania w nastep¬ nym etapie prooesu metalurgicznego. Odsiewanie drobnych frakcji z produktu spiekania i za- wraoanie do powtórnego spiekania nie daje pozytywnego rezultatu, gdyz we wsadzie wzrasta odzial tlenku glinu, powodujaoy dalszy wzrost wychóda pylistej i piaskowej frakcji w pro¬ dukcie spiekanym.Slaby efekt spiekania, którego obrazem jest obecnosc w spieku cynkowym luzny oh czastek tlenku cynkowego, prowadzi do obnizania jakosoi pylistego produktu powstajaoego w wyniku odpedzenia ze spiekanego tlenku cynkowego zawartych w nim lotnych zwiazków olowiu i kadmu.Przeplywajaoe w przeciwpradzie gazy spalinowe porywaja mechanicznie luzne czastki spiekane¬ go wsadu i niosa je wraz z utlenionymi 1 zestalonymi parami zwiazków olowiu i kadmu od od- pylni. Porwane mechanicznie luzne ozastkl spiekanego wsadu 1 uohwyoone lacznie z odpedzony¬ mi zwiazkami kadmu i olowiu w odpylili traktowac nalezy jako straty cynku obnizajaoe wskaz¬ nik uzysku tego metalu w spleozonym produkcie. Cynk zawarty w pylistym produkcie przechodzi w procesie wytopu olowiu w obrotowo-wahadlowym pieou do zuzla i tam jest bezpowrotnie stra- oony. Szkodliwy wplyw na jakosc pylistego produktu z procesu spiekania surowego tlenku cyn¬ kowego ma równiez niewlasciwe granulowanie pylistego tlenku cynkowego, dokonywane przed pro¬ cesem spiekania. Mala wytrzymalosc wytworzonych granulek bedaca konsekwencja braku odpowied¬ niego lepiszcza wiazacego czastki pylu cynkowego, powoduje lstwe scieranie sie granulek pod¬ czas przewalowego przemieszczania materialu i wtórne powstawanie pylu, który jest mechanicz¬ nie porywany przez gazy spalinowe do pylistego produktu. Znane lepiszcze wykorzystywane w prooesie granulowania pylów cynkowych w postaci lugu posulfitowego i roztworu pooementaoyj- nego nie moga sprostac temu wymaganiu, a jeden z nioh wnosi do spiekanego materialu balasto¬ we skladniki obnizajace konoentraoje metali.Celem wynalazku jest uzyskanie spieku o minimalnej zawartosci luznych czastek pylu i piasku cynkowego, obnizenie strat oynku w pylistym produkcie ze spiekania, przeciwdzialanie spadkowi koncentracji cynku w produkcie spieczonym i spadkowi zawartosci olowiu i kadmu w pylistym produkcie bedaoym wynikiem zarówno ubozenia surowego tlenku cynkowego, jak równiez wprowadzania do niego balastowych skladników z lepiszoza potrzebnego do jego zgranulowania.Zamierza sie to osiagnac przez wytworzenie bardziej wytrzymalych granulek spiekanego pylu i fizyczne zwiazanie pylistego tlenku glinu w osiagalnej w obrotowym pieou temperaturze, a takze wprowadzenie do surowego tlenku cynkowego komponenta o bardzo wysokiej zawartosoi oynku. .Wedlug wynalazku zadanie to rozwiazano w ten sposób, ze nawilzony surowy tlenek cynkowy posypuje sie materialem zawierajacym w swym skladzie uksztaltowane termicznie zuzlotwórcze skladniki, w szczególnosci zas zwiazki sodu, oraz materialami o wysokiej zawartosci cynku, nastepnie granuluje sie go i spieka wedlug znanych zasad w obrotowym pieou. Odpowiednim ma¬ terialem zawierajacym uksztaltowane skladniki zuzlotwórcze jest odpadowy zuzel z wytopu olo¬ wiu w obrotowo-wahadlowym piecu zawierajacy 15 - 28% Zn, 4- 8% Pb, 6-9,4% Pe, 3-4,2* Si02 i 8 - 10,2% Ha^O. Materialy o wysokiej konoentracji oynku to odpadowe pyly, popioly i wióry140 214 3 z przetopu brazowego i mosieznego zlomu w pieou Bzybowyro, z obtapiania ocynkowanej blachy w pieou komorowym i z meohanicznej obróbki stopów znalowych. Zawieraja one od 55 - 90% Zn glównie w postaci metalicznej, 5 - 8% Pb, do 2,5% A^O* i do 1,5% Cd.Udzial materialu o uksztaltowanych skladnikach zuzlotwórczyoh w nadawie do spiekania wynosi 5 - 10%, zas udzial materialów o wysokiej koncentracji cynku stanowi 10 - 15%« Roz¬ puszczalne zwiazki sodu w postaci Na^O, NaOH, NagSiO* • nH^O, wiaza czastki mocno nawilzo¬ nego surowego tlenku oynkowego w granulki o duzej wytrzymalosoi. Granulki te tworza sie w poczatkowej czesci obrotowego pieca spiekalniczego podczas przewalowego przemieszczania sie materialu, zanim nastapi jego wysuszenie* Strefa suszenia jest tu przedluzona dzieki podwyzszonej temperaturze wrzenia roztworów zwiazków sodu* Granulki zwiazane takim lepisz- ozem wykazuja duza wytrzymalosc. Uksztaltowane termicznie zwiazki sodu - Na^O, NaOE, o Na^SiO, n HpO, po nagrzaniu sie do stosunkowo niewysokiej temperatury nadtapiaja sie (550 C), stwarzaja warunki do reakcji miedzy tlenkami glinu, krzemu i sodu, z wytworzeniem glinokrze- mianów . Zabezpieoza to przed rozpadaniem sie granulek w ozasie ioh nagrzewania. Materialy o wysokiej zawartosoi cynku wprowadzane do surowego tlenku cynkowego maja za zadanie prze¬ ciwdzialac obnizeniu jakosci spieku wskutek wprowadzenia do wsadu skladników zuzlotwórczyoh.Materialy te przy tej okazji zostaja zaglomerowane za pomoca uksztaltowanych terminie sklad¬ ników zuzlotwórczyoh wprowadzonych do wsadu spiekania.Zaleta sposobu spiekania wedlug wynalazku jest skuteczne zwiazanie trudnotopiiwyeh py¬ lów, które dotad wychodzily ze spiekiem w postaci luznej. Ma to istotne znaczenie nie tylko dla dalszych procesów metalurgioznyoh, lecz takze w przebiegu samego procesu spiekania. Wy¬ tworzenie granulek wsadu o duzej wytrzymalosci, szybkie zmiekczenie trudnotopiiwyeh pylów juz w temperaturze powyzej 400°C nie dopuszoza do mechanicznego porywania ozastek wsadu przez przeplywajace w przeoiwpradzle gazy spalinowe i do zanieczyszczania nimi pylistego produktu spiekania. Prowadzi to z jednej strony do otrzymywania pylistego produktu olowiowo- -kadmowego o minimalnym zanieczyszczeniu oboyml skladnikami, z drugiej zas strony do obnize¬ nia strat oynku w tym produkcie, gdyz cynk ten pozostaje w calosci w spieku.Podkreslic nalezy, ze dzieje sie to za przyozyna uksztaltowanych skladników zuzlotwór¬ czyoh w szczególnosci Ha^O, NaOH, Na^SiO, n HpO, zawartych w odpadowym zuzlu po wytopie olo¬ wiu. To dzieki nim osiagnieto dobre parametry granulek wsadu przed spiekaniem i zmiekczono trudnotopliwe pyly juz w temperaturze powyzej 400°C. Gdyby uzyc do tego oelu sody, to dla jej nalezytego zadzialania, to jest wytworzenia glinokrzemianu Bodu nalezaloby na wstepie wytworzyc temperature 1700°C, oo w warunkach obrotowego pieca jest trudno osiagalne. Uksztal¬ towane skladniki zuzlotwórcze wiaza fizyoznie nie tylko trudnotopliwe pyly surowego tlenku cynkowego, lecz równiez wprowadzane do niego pyly, popioly i wióiy o wysokie; zawartosci cyn¬ ku. Walorem wynalazku jest wreszcie to, ze obydwa materialy wprowadzane do wsadu do spiekania wnosza do niego cynk, olów i kadm, które odzyskuje sie w produktach spiekania w foimie przy¬ datnej do dalszego wykorzystania. Dotychczas materialy te byly bezuzyteczne jako surowce do otrzymywania koncentratów cynkowych.Sposób wedlug wynalazku przedstawiono w przykladzie zilustrowanym na rysunku, przedsta¬ wiajacym schemat technologiczny prooesu. Pylisty surowy tlenek oynkowy zawierajaoy 55% Zn, 5% Pb, 3% Fe i 6% A12°3 °PUflZ0Za fli$ *• zbiornika 1 do poohylej obrotowej misy 2 i nawilza natryskami 3 do zawartosoi 20% wody. Mocno nawilzony tlenek surowy podaje sie na przenos¬ nik 4, posypuje sie drobnym zuzlem z wytopu olowiu w obrotowo-Jwahadlowym piecu, zmagazynowa¬ nym w zbiorniku 5* Zuzel ten zawiera 25% Zn, 6% Pb, 6,5% *e, 3,6% Si02 i 10,2% Na20. Dodaje sie go w ilosci 10% wagowo w stosunku do calosci materialu spiekanego. Ha przemieszozana przenosnikiem 4 warstwe materialu podaje sie ze zbiornika 6 odpadowe wióry i opilki z mecha¬ nicznej obróbki stopów znalowych. Opilki zawieraja 90% Zn w postaci metalioznej, zas ich udzial w materiale spiekanym wynosi równiez 10% wagowych. Wszystkie trzy wymienione skladni¬ ki wsadu miesza sie na przesypie 7 na nastepna tasme przenosnika 8. Wymieszany Jednorodny wsad kieruje sie do spiekania w pieou obrotowym 9, w którym temperatura na wylocie wyno¬ si 1300 C, zas na wlooie 250°C W pierwszym odcinku pieoa obrotowego 9 w wyriku przewalowe-4 140 214 go przemieszczania wprowadzonego tam nawilzonego materialu nastepuje jego pozgranulowanie.Rozpuszczalne w nawilzonym surowym tlenku zwiazki sodu: Na20, NaOH, Na^SiO, n H^O spelnia¬ ja role lepiszoza o bardzo moonym wiazaniu czastek wsadu. Podwyzszona temperatura wrzenia roztworów zwiazków sodu przedluza faze granulowania ty oh czastek. W miare przesuwania sie materialu w kierunku wylotu wzrasta temperatura. Przy 550°C nadtapiajasie juz zwiazki.sodu.W tych warunkach przebiega reakcja pomiedzy tlenkami sodu, krzemu, glinu, z wytworzeniem glinokrzemianów. Prooes tworzenia tych glinokrzemianów przebiega ooraz wyrazniej w miare wzrostu temperatury w kierunku wylotu pieoa. Równoczesnie z tworzeniem sie grudek ze spie¬ kanego materialu nastepuje odpedzanie tlenków kadmu i olowiu. W obnizonej temperaturze ukladu odpylajaoego 11 pary tyoh zwiazków resublimuja na pyl9 który niesiony jest z gazami technologicznymi do odpylni 12 i tam wychwycony. leohaniozne zwiazanie pylów w granulki o duzej wytrzymalosci na poozatku pieoa oraz ter- mlozne i ohemiozne zwiazanie materialu w grudkif zapobiega tworzeniu sie w pieou pylów.Dzieki temu prad gazów spalinowych zabiera ze soba tylko pary ulatniajacych sie zwiazków, a nastepnie pyly z resublimowanyoh par tyoh zwiazków. Otrzymany z tego procesu pylisty pro¬ dukt tlenku olowiu i kadmu ma duza koncentracje tych metali, a spiek oynkowy poprawione pa¬ rametry jakosci, tj. lepsza wytrzymalosc i ograniczony udzial frakcji pylów i piasków poni¬ zej 1 mm. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób spiekania surowego tlenku cynkowego w obrotowym piecu z równoczesnym odpedzeniem zawartych w nim lotny oh zwiazków i wychwyceniem ich w odpylni, znamienny tym, ze nawilzony surowy tlenek cynkowy posypuje sie materialem zawierajacym uksztaltowane ter- mioznie skladniki zuzlotwóroze, zwlaszoza zwiazki sodu, oraz materialami o wysokiej zawar¬ tosci cynku, nastepnie granuluje sie go i spieka wedlug znanych zasad w obrotowym pieou, przy czym materialem o uksztaltowanych ten&ioznie skladnikach zuzlotwórczych jest najkorzyst¬ niej odpadowy zuzel z wytopu olowiu w obrotowo-wahadlowym piecu, zawierajaoy 15 - 280 Zn, 4-9% Pb, 6 - 9,4% Fe, 3 - 4,3% SiO^ i 8 - 12* Na20, którego udzial w oalosci spiekanego wsadu wynosi 5 - 10%, a materialami o wysokiej zawartosci oynku sa odpadowe pyly, popioly i wióry z przetopu brazowego i mosieznego zlomu w pieoach szybowych, z obtapiania ocynkowa¬ ny oh blach w piecach komorowych i z mechanioznej obróbki stopów znalowych, zawierajacych od 55 - 90% Zn glównie w postaci metalicznej, 5-0% Ph, do 2,5% ±120* * do 1,5% Cd i sta- nowiaoe 10 - 15% oalej masy spiekanego wsadu z tym, ze rozpuszczalnymi w nawilzonym tlenku surowym zwiazkami sodu z zuzla po wytopie olowiu wiaze sie surowy tlenek i materialy o wyso¬ kiej zawartosci cynku w granulki o duzej wytrzymalosci, a po ogrzaniu wsadu do temperatury ponad 400°C zwiazkami tymi naiekoza sie trudnotopliwe pyly tlenku glinowego i równoozesnie spieka materialy o wysokiej zawartosci oynku przy udziale pozostalych skladników zuzlo- twóro^yoh. <] O 9 2 a- 5. 6 U \J \J \ ¦ z_'i li 12 W' Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz T[ Cena 130 zl PL