PL60092B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 25.Y.1970 60092 KI. 40 a, 19/08 MKP C 22 b 49/08 UKD 669.531.4 Wspóltwórcy wynalazku: doc. dr inz. Henryk Fik, prof. dr inz. Aleksan¬ der Krupkowski, mgr inz. Karol Rzyman, mgr inz. Zdzislaw Radzikowski Wlasciciel patentu: Biuro Projektów Przemyslu Metali Niezelaznych „Bi- promet", Katowice (Polska) Sposób redukcji rud cynkowo-olowiowych w piecu szybowym i Przedmiotem wynalazku jest sposób redukcji rud cynkowo - olowiowych w piecu szybowym znanej konstrukcji do równoczesnej produkcji cynku i olowiu.W istniejacych piecach szybowych do równo¬ czesnej produkcji cynku i olowiu zasada proce¬ su polega na tym, ze piec zasypuje sie od góry spiekiem cynkowo-ólowiowym, koksem podgrza¬ nym do 800°C i wapnem palonym. Od spodu szy¬ bu pieca wdmuchuje sie dyszami powietrze pod¬ grzane do 500—800°C. W miejscu spieku mozna równiez stosowac brykiety lub granulki, w sklad których wchodza tlenki cynku i olowiu, a koks i wapno moze byc dodawane do brykietów wzglednie granulek lub odrebnie.Powietrze spawa w rejonie dysz koks wedlug reakcji: c + o2 co2 (1) Wytworzony C02 reaguje z C niespalonego koksu: co2 + c 2CO (2) Tlenek wegla wchodzi w reakcje z niektórymi tlenkami metali, redukujac je. Glówne reakcje redukcji rud cynkowo-olowiowych zachodzacych w piecu szybowym sa nastepujace: ZnO +CO PbO + CO Zn + C02 Pb + COo (3) (4) Otrzymany w ten sposób olów splywa wraz z 5 zuzlem do kotliny pieca, natomiast pary cynku uchodza wraz z gazami redukcyjnymi ku górze, a stamtad do kondensatora, wikitórymsie je skrapla.W górnych rejonach szybu pieca istnieje niebez¬ pieczenstwo, ze reakcja (3) moze przechodzic w io odwrotnym kierunku to znaczy, ze pary cynku moga byc czesciowo lub calkowicie utlenione dwu¬ tlenkiem wegla, o ile temperatura gazów pieco¬ wych spadnie ponizej temperatury reoksydacji par cynku. W warunkach fizyko-chemicznych panu- 15 jacych w piecu szybowym reoksydacja zachodzi w temperaturze 950—1100°C, przy czym jest ona za¬ lezna od skladu gazów piecowych.Z analizy fizyko-chemicznej wynika, ze gazy piecowe, w momencie wyjscia ze wsadu skladaja- 20 cego sie ze spieku cynkowo-olowiowego wzglednie brykietów lub granulek, do przestrzeni piecowej znajidujacej sie ponad wars'twa wsadu posiada juz temperature, w której zachodzi wtórne utle¬ nianie par cynku. 25 Na przyklad dla gazu znajdujacego sie w prze¬ strzeni piecowej ponad warstwa wsadu o skladzie: Zn = 5,9%, CO = 18,3%, C02 = 11,3%, N2 = 64,5% proces wtórnego utleniania par cynku rozpoczyna sie juz w temperaturze 1067°C a rzeczywista tem- 30 peratura gazu opuszczajaca wsad wynosi okolo 60 0923 60 092 4 950°C, stad jednoznaczny wniosek, ze gazy pie¬ cowe osiagaja temperature wtórnego utleniania par cynku jeszcze w warsitwie wsadu pieca szy¬ bowego, a wiec ponizej górnego poziomu wsadu.W dyszach pieca szybowego, którymi wprowa¬ dza sie podgrzane powietrze do pieca, gazy pie¬ cowe osiagaja temperature okolo 1400^C, nato¬ miast w kierunku ku górze, temperatura gazów stopniowo opada na skutek reakcji endotermicz- nych jak równiez oddawania ciepla do wsadu i otoczenia. chwili wylotu gazów piecowych ze wsadu do przestrzeni ponad wsadem ich temperatura opada do okolo 940°C. Temperatura ta jest tem¬ peratura przyblizona, gdyz w momencie zalado¬ wania swiezego wsadu bedzie ona nizsza, nato¬ miast bezposrednio przed nowym zaladunkiem bedzie sie podwyzszala.Gaz redukcyjny schladzajac sie osiaga w pew¬ nym momencie temperature Teoksydacji par cyn¬ ku i przy dalszym schladzaniu postepuje nieu¬ stannie w warstwie wsadu proces utleniania.Na podstawie obliczen fizyko-chemicznych stwierdzono, ze gdyby proces reoksydacji par cynku przebiegal w warunkach równowagi, wów¬ czas utleniloby sie okolo 65% par Zn przy czym wtedy tlenek Zn wraca czesciowo do wsadu, dzialajacego jako filtr, a czesciowo uchodzi wraz z pozostalymi gazami do kondensatora, w kitórym na skutek gwaltownego schlodzenia gazu nastepu¬ je skroplenie par cynku.Na skutek przechodzenia czesci ZnO do kon¬ densatora, efekt kondensacji zmniejsza sie, gdyz tlenek okluduje czesc plynnego metalu, tworzac zgary, zawierajace zarówno cynk metaliczny, jak i olów. Z tego powodu istnieje koniecznosc uzu¬ pelnienia olowiu, spelniajacego role medium, kon- densujacego pary cynku w kondensatorze.Nalezy nadmienic, ze w piecu szybowym istnie¬ ja korzystne warunki do wytworzenia sie rów¬ nowagi tak, iz ilosc utlenionych par cynku bedzie zblizona do ilosci teoretycznie obliczonych. Za¬ kladajac zatem, ze w praktyce ilosc utlenionych par metalu w warstwie wsadu wyniesie okolo 50% sklad gazu przed zajsciem reoksydacji bedzie nastepujacy: Zn gazowy = 7,5—9,0%, CO = 15,8— 18,3%, C02 = 13,8—14,3%, Zn = reszta. Z powyz¬ szego wynika, ze efeklt pracy pieca szybowego jelst w powaznym stopniu pomniejszony wskuitek zja¬ wiska reoksydacji par cynku.Wade powyzsza usuwa sposób wedlug wyna¬ lazku, polegajacy na wdmuchiwaniu zimnego lub zagrzanego powietrza lub powietrza wzbogacone¬ go w tlen wzglednie tlenu do warstwy wsadu na takim poziomie, w którym gazy maja tempera¬ ture jeszcze nieznacznie wyzsza od temperatury wtórnego utleniania par cynku. Poziom, na któ¬ rym nalezy wdmuchiwac powietrze wzglednie po¬ wietrze wzbogacone lub itlen zalezy od fizycznych i chemicznych wlasnosci wsadu, lecz ostatecznie zalezy przede wszystkim od skladu gazów pieco¬ wych i ich temperatury. Zatem poziom wdmuchi¬ wania powietrza lub powietrza wzbogaconego wzglednie tlenu mozna latwo okreslic nastepuja¬ cymi sposobami: a) nalezy na kilku poziomach pobrac analize gazu piecowego i pomierzyc temperature, pamie¬ tajac o tym, ze istnieje nastepujaca zaleznosc stalej równowagi: 5 PZn2 ' PC02 Kp= od temperatury.FCO temp. / °c / 925 / lu25 / . 1075 / 1125 10 tj- -9 -1 -9 -1 KP 0,60.60 Z 0,23.10 l 0,43.10 z 0,74.10 O ile zmierzona zostanie temperatura gazów piecowych na niskim poziomie pieca , i zanalizo- 15 wany zostanie sklad gazów piecowych na tymze poziomie to okaze sie, ze obliczona wartosc p 2 p Zn • CO K= — be/dzie mniejsza niz stala równo- PCO 20 wagi Kp odpowiadajaca danej temperaturze. Im wyzej tym róznica pomiedzy K i Kp bedzie sie zmniejszac, az osiagniety zostanie poziom, na. którym analiza gazów bedzie taka, iz obliczona wedlug niej wartosc K bedzie sie równala war- 25 tosci Kp dla temperatury panujacej na tym po¬ ziomie, to bedzie poziom odpowiadajacy stanowi równowagi.Poczawszy od tego poziomu ku górze bedzie miala miejsce reoksydacja par cynku. Zatem po- 30 ziom dodatkowy winien zostac zlokalizowany 0,1 do 0,5 metra ponizej poziomu poczatku reo¬ ksydacji par cynku. Dodatkowy dmuch mozna wprowadzic na jednym lub kilku poziomach, jed¬ nakze z tym zastrzezeniem, aby poziom najnizszy 35 przypadal 0,1 dio 0,5 .m ponizej poziomu poczatku reoksydacji par cynku. b) Metoda izotopów znaczonych mozna okres¬ lic poziom, w kitórym ma miejsce poczatek reo¬ ksydacji par cynku, 40 c) Z duza dokladnoscia mozna równiez poziom dodatkowego dmuchu okreslic tylko na podstawie pomiaru temperatury gazów piecowych, mianowi¬ cie winien on miec miejsce na poziomie, na któ¬ rym temperatura gazów wynosi 10S0—1060°C. 45 W wyniku tego spala sie czesc CO, zawartego w gazach redukcyjnych i czesc koksu, tak, iz temperatura gazu nie opadnie ponizej tempera¬ tury reoksydacji a zatem w warstwie wsadu nie nastapi utlenienie par cynku. 50 Na poziomie dodatkowego dmuchu temperatura moze sie lokalnie tak silnie podniesc, ze istnieje niebezpieczenstwo nadtapiania spieku z tenden¬ cja do zawisania. W takim wypadku nalezy ogra- 55 niczyc dodatkowy dmuch do bezpiecznej ilosci.W normalnych warunkach ilosc dodatkowego dmuchu waha sie w granicach 2—15% od ilosci dmuchu podawanego przez dysze piecowe, gdy zatem stwierdzone zostana trudnosci ruchowe 60 wynikajace ze zbyt silnego podniesienia sie tem¬ peratury spieku, to redukuje sie dodatkowy dmuch lub tez rozdziela sie go na kilka poziomów, z tym, ze najnizszy poziom dmuchu dodatkowego winien 65 zostac okreslony na podstawie (a,) (b) lub (c).60 092 5 6 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe tlenu do pieca znamienny tym, ze powietrze lub Sposób redukcji rud cynkowych w piecu szy- tlen wprowadza sie na poziomie pieca, w któ- bowym polegajacy na wprowadzeniu powietrza rym gaz redukcyjny posiada temperature wyzsza lub powietrza wzbogaconego w tlen wzglednie od temperatury reoksydacji par cynku. PL