Wsad cynkonosny stanowi zwykle • mieszanine rudy galmanowej, szlamów z elektroli¬ zy, wypalków z pieców destylacyjnych o muflach poziomych i pionowych, zuzla z pieców Dórschla i innych tlenkowych odpadów cynkowo-olowiowych powstajacych w procesach otrzymywania cynku metalicznego. Wsad cynkonosny zawiera srednio od 6 do 10% wag. cynku, od 0,5 do 2,0% wagowych olowiu i kilka procent wagowych siarki. Ziarnistosc wsadu wynosi do 20 mm.Wsad cynkonosny miesza sie z weglem redukto¬ rem stanowiacym przewaznie najdrobniejsza frak¬ cje ziarnowa powstajaca przy produkcji koksu ka¬ walkowego w ilosci od 25 do 50% wagowych w sto¬ sunku do wagi suchej materialów cynkonosnych.Ruda galmanowa pc-siada przewaznie sklad che¬ miczny: 7,30% wagowych Zn, 0,80% wagowych Pb, 7,47% wagowych Fe, 23,40% wagowych CaO, 12,08% wagowych MgO, 6,60% wagowych Si02, 1,34% wa¬ gowych AI2O3, 3,48% wagowych siarki oraz 33°/o wagowych strat prazenia. Tak przygotowany wsad 10 25 30 kieruje sie w sposób ciagly do pieca przewalowego.Wsad przesuwa sie wzdluz pieca dzieki jego pochy¬ leniu i ruchowi obrotowemu. Gazy przeplywaja przez piec dzieki dzialaniu ssacemu wentylatorów umieszczonych za piecem. Ruch gazu i wsadu odby¬ wa sie w przeciwpradzie. Wsad przesuwajac sie wzdluz rozgrzanego pieca ogrzewa sie i stopniowo podwyzsza swoja temperature.Z punktu widzenia procesów fizyko-chemicznych odbywajacych sie wewnatrz pieca rozróznia sie cztery robocze strefy w których kolejno odbywa sie suszenie wsadu, rozklad weglanów, zasadnicza re¬ akcja redukcji i utlenienie metali oraz dopalanie i wydalanie zuzla na zewnatrz. Po osiagnieciu przez wsad temperatury okolo 1000°C nastepuje poczatek redukcji tlenku cynku zawartego we wsadzie do cynku metalicznego, który natychmiast odparowuje, zeby ponownie sie utlenic do stalego tlenku po zetknieciu sie z gazami przeplywajacymi przez piec w których zawarty jest tlen i dwutlenek wegla.Temperature w strefie redukcji w piecu przewalo¬ wym utrzymuje sie. przew.aznie w temperaturze od 1100 do 1200°C to jest ponizej temperatury topliwo¬ sci, która jest rózna w zaleznosci od zasadowosci skaly plonnej.Dla skladu chemicznego rudy galmanowej poda¬ nego powyzej temperatura redukcji nie powinna przekraczac 1200°C.Mieszanka wsadowa nie ulega zatem w piecu przewalowym nadtopieniu a proces przewalowy 6125861258 prowadzi sie przy tak zwanych „sypkich odpadach".Przy przewale wyzej podanej mieszanki wsadowej otrzymuje sie srednio od 65 do 70% wagowych od¬ padów piecowych w odniesieniu do masy suchej materialów cynkonosnych co daje straty w cynku w odpadach w wysokosci do 14% wagowych lub nawet powyzej tej granicy w stosunku do ilosci cynku zawartego w materialach cynkonosnych.Efektem procesów redukcji, destylacji i utlenie¬ nia cynku, olowiu i kadmu jest otrzymanie w for¬ mie pylistej tlenków cynku, olowiu i kadmu, które w przeciwpradzie do przemieszczania sie materia¬ lów wsadowycli wraz z gazami uchodza z przestrze¬ ni pieca przewfflowego. Tlenki cynku, olowiu i kad¬ mu po wyjsciu |z pieca, osadzaja sie we wstepnych odpylnikach, chlodnicach i odpylnikach ostatecz¬ nych, które stanowia filtry tkaninowe lub elektro¬ filtry.W odpylnikach ostatecznych otrzymuje sie kon¬ centrat cynkowy zwany surowym tlenkiem cynku, który zawiera od 40 do 55% wagowych Zn i od 7 do 9% wagowych Pb. Podstawowym zródlem ciepla dla pieca przewalowego jest paliwo stale wprowa¬ dzane do pieca wraz z surowcami cynkonosnymi ja¬ ko wegiel— reduktor oraz cieplo powstajace przy procesie utleniania cynku, kadmu i olowiu. Dla wy¬ równania strat cieplnych piec przewalowy od stro¬ ny odbioru odpadów (zuzla) opalany jest pylem we¬ glowym za pomoca palnika.Niedogodnoscia tych sposobów sa przede wszyst¬ kim znaczne straty cynku ii olowiu w odpadach pie¬ cowych. Powodem tego jest prowadzenie procesu redukcji w temperaturze ponizej temperatury miek¬ niecia mieszanki wsadowej z obawy przed szybkim tworzeniem sie narostów z tego powodu wewnatrz pieca, które ograniczaja jego zdolnosc produkcyjna.Próby otrzymywania koncentratu cynkowego z utlenionych rud cynkowo-olowiowych o wyzszej zawartosci krzemionki (powyzej 20% wagowych) wedlug postepowania technologicznego stosowanego dla wsadów zasadowych o module zasadnosci prze¬ waznie wynoszacym powyzej 2 ze znacznym dodat¬ kiem wegla reduktora prowadzily do znacznych strat cynku w odpadach piecowych, które zawieraly #/d wagowe Zn.Znany sposób otrzymywania koncentratu cynko¬ wego w procesie przewalowym z utlenionych rud cynkowo-olowiowych z wysoka zawartoscia krze¬ mionki (powyzej 20% wagowych) za pomoca wegla reduktora uzywanego w ilosci do 50% wagowych w stosunku do materialów cynkonosnych lub powyzej tej granicy prowadzi sie w temperaturze ponizej punktu miekniecia i topliwosci materialów cynko¬ nosnych. Temperatura miekniecia dla rud cynko¬ wo-olowiowych z wysoka zawartoscia krzemionki (powyzej 20% wagowych) wynosi w granicach od 930 do 1000°C, a natomiast temperatura topliwosci miesci sie w granicach od 980 do 1130°C.Niedogodnoscia tego sposobu jest glównie znaczne zuzycie reduktora (koksiku) oraz niskie odpedzenie cynku i olowiu. Niskie odpedzenie cynku uzasadnia sie faktem, ze redukcja krzemianów cynku jest bar¬ dzo trudna. W temperaturze 1000°C redukcja ta przebiega osiem razy dluzej w porównaniu np. z ze- lazianami cynku.Poza tym z uzyskanego pylistego koncentratu: cynkowego w procesie jego spiekania w piecu obro¬ towym sa znaczne trudnosci w usunieciu z niego olowiu i chloru, co utrudnia dobry przerób uzyska- 5 nego spieku na drodze pirometalurgicznej lub hy- drometalurgicznej.Celem wynalazku jest usuniecie lub co najmniej zmniejszenie niedogodnosci przy przerobie w pro¬ cesie przewalowym utlenionych rud cynkowo-olo- 10 wiowych o wysokiej zawartosci krzemionki. Aby osiagnac ten cel wytyczono sobie zadanie opraco¬ wania sposobu otrzymywania koncentratu cynko¬ wego w procesie przewalowym z utlenionych rud cynkowo-olowiowych o wysokiej zawartosci krze- 15 mionki, któryby zwlaszcza umozliwial skuteczny odzysk cynku i olowiu z tych rud.Zadanie wytyczone w celu usuniecia lub co naj¬ mniej zmniejszenia podanych niedogodnosci zostalo rozwiazane zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, ze 20 redukcje tlenkowych zwiazków metali zawartych w rudzie cynkowo-olowiowej o module zasadowosci (CaO + MgO) : Si02 utrzymanym w granicach od , 0,2 do 1,0 prowadzi sie za pomoca reduktora weglo¬ wego o zawartosci minimum 70% wagowych C, uzy- 25 tego w ilosci do 20% wagowych w stosunku do ma¬ sy suchej materialu cynkonosnego w temperaturze od 20°C powyzej punktu miekniecia do 150°C po¬ wyzej punktu topliwosci skaly plonnej rudy cynko- wo-olowiowej. 30 Sposób otrzymywania koncentratu cynkowego* z utlenionych rud cynkowo-olowiowych o wysokiej zawartosci krzemionki wedlug wynalazku umozli¬ wia wysoki odzysk cynku wynoszacy do 95% wago¬ wych w stosunku do zawartego cynku we wsadzie 35 przy pomocy reduktora weglowego stosowanego w niewielkiej ilosci w porównaniu ze znanymi sposo- • bami odzysku cynku z utlenionych rud cynkowo- olowiowych.Sposób ten takze efiminuje w znacznym stopniu x 40 porywanie czastek wsadu przez gazy spalinowe przez co uzyskiwany koncentrat posiada wysoka zawartosc cynku i z powodzeniem nadaje sie do procesu spiekania. Dzieki rozluznieniu wiazania krzemionki z tlenkiem cynku w temperaturze zwla— 45 szcza powyzej temperatury topliwosci zachodzi sto¬ sunkowo szybko redukcja uwolnionego od krze¬ mionki tlenku cynku a nastepnie odparowania zre¬ dukowanego cynku, przez co powstaje mozliwosc znacznego przewalu w piecu obrotowym w czasie- 90 przerobu rud cynkowo-olowiowych zawierajacych znaczne ilosci krzemionki. Przedmiot wynalazku jest dokladniej wyjasniony na podstawie jego przykladów wykonania.Przyklad I. Utleniona rude cynkowo-olowio- 55 wa zawierajaca w procentach wagowych 13,5% Zn a w tym utlenionego cynku 12,28% Zn, 1,44% Pb, 0,057% Cd, 6,33«/o Fe, 21,60% Si02, 14,4% CaO, 7,2 % MgO, 3,56% AI2O3, 0,44% K, 0,40% Na, 0,20% Cl, 0,27% S, 0,003% Ag i 23,92% strat prazenia miesza 60 sie z weglem reduktorem stanowiacym najdrobniej¬ sza frakcje ziarnowa powstajaca przy produkcji koksu kawalkowego w ilosci 20% wagowych w sto¬ sunku do masy rudy.Modul zasadowosci przerabianej rudy cynkowo- 65 olowiowej (CaO4- MgO): Si02 = 1,0 a jej ziarni-5 61258 6 stosc nie przekracza 10 mm. Koksik stosowany do redukcji posiada ziarna takze ponizej 10 mim, a wil¬ gotnosc calkowita od 15—18°/o wagowych, popiolu od 17—19% wagowych, czesci lotnych do 4% wago¬ wych i siarki calkowitej do 1,2% wagowych. W koksiku zawartosc wegla pierwiastkowego winna wynosic co najmniej 70% wagowych w stosunku do suchej masy tego reduktora.Zmieszany uprzednio wsad laduje sie w sposób ciagly do wyzej polozonego konca pieca przewalo- wego, to jest przez glowice pieca od strony wsadu za pomoca rynny wsadowej przy czym piec ma dlu¬ gosc 40 metrów i srednice wewnetrzna 2,5 metra.Wsad przesuwa sie wzdluz pieca dzieki jego pochy¬ leniu w stosunku do poziomu i ruchowi obroto¬ wemu.W strefie suszenia wsadu nastepuje najpierw od¬ parowanie wody niezwiazanej juz w temperaturze 100°C a w temperaturze okolo 300°C i powyzej od¬ wodnienia wody zwiazanej (krystalicznej) z mine-' ralami na przyklad z limonitem i getytem. W stre¬ fie rozkladu weglanów juz w temperaturze okolo 450°C nastepuje dysocjacja termiczna smitsonitu i ceruzytu, a w temperaturze od 600 do 950°C ko¬ lejna dysocjacja monheimitu kalaminu i dolomitu.Po przejsciu wsadu wzdluz pieca na odleglosc 20 metrów do strefy redukcji i utlenienia metali jego temperatura podnosi sie powyzej 950°C do tempe¬ ratury w granicach od 1020 do 1230°C, przy czym temperatura najnizsza jest wyzsza o 20°C od tem¬ peratury miekniecia rudy a temperatura najwyzsza jest wyzsza o 150°C od temperatury topliwosci ru¬ dy. W strefie odcynkowania wsad ulega stopieniu.Pomimo tego przebiega w sposób widoczny z nie¬ go odparowanie cynku, przy czym reduktor weglo¬ wy nie wyplywa na powierzchnie stopionego wsa¬ du. Po przejsciu strefy odcynkowania w miare przesuwania sie wsadu do wylotu pieca poddawany przerobowi material przechodzi w stan ciastowaty i opuszcza piec od strony glowicy odpadów w po¬ staci krzepnacych granulek o ziarnistosci do 120 mm.Odpady piecowe zawieraja w procentach wago¬ wych: 0,55% Zn, 0,18°/o Pb, 8,06% Fe, 39,78% Si02, oraz 10,81% C i inne zwiazki. Przy srednio uzyski¬ wanych odpadach w ilosci 70% wagowych w sto¬ sunku do masy suchej rudy straty cynku w odpa¬ dach wynosza okolo 4% wagowych w stosunku do ilosci cynku zawartego w rudzie.W efekcie procesów redukcji, odparowania cyn¬ ku, olowiu i kadmu i ich utlenienia powstaja tlen¬ ki tych metali,' które przeplywaja w odwrotnym kierunku do przeplywajacego w piecu przewalo- wym wsadu. Zadaniem przeplywajacych gazów przez piec prze walowy jest takze ogrzewanie wsa¬ du za pomoca pylu weglowego lub innego paliwa spalanego w palniku usytuowanym od strony glo¬ wicy odpadów pieca przewalowego. To ogrzewanie stanowi uzupelnienie podstawowego zródla ciepla, jakie stanowi wegiel reduktor wprowadzony wspól¬ nie z ruda cynkowo-olowiowa oraz reakcja egzo¬ termiczna utleniania metali.Wyplywajace gazy spalinowe z pieca przewalowe¬ go zawieraja glównie pyly tlenków metali odpe¬ dzonych z rudy cynkowo-olowiowej, przy czym temperatura tych spalin na wylocie utrzymuje sie w granicach od 500 do 560°C. Gazy spalinowe wy¬ dobywajace sie z pieca przewalowego poddaje sie 5 odpylaniu. Koncentrat cynkowy nadajacy sie do dalszej przeróbki w procesie spiekania uzyskuje sie w zaleznosci od ukladu nitki odpylajacej w odpyl- nikach koncowych i posrednich, do których zaliczyc mozna czesciowo takze chlodnice gazów.Pyly z odpylaczy wstepnych zawraca sie do wsa¬ du cynkonosnego i poddaje ponownie przerobowi.Koncentrat cynkowy zawiera w procentach wago¬ wych: 63,39% Zn; 7,74% Pb; 0,22% Cd; 1,83% Cl; 0,70% CaO; 0,50% MgO; 0,49% Si02; 0,89% Fe; 0,87% A1203; 1,38% S; i 0,91% C.Analiza gazów na wylocie pieca przewalowego wykazuje nastepujacy sklad w procentach objeto¬ sciowych: od 18 do 20% C02, od 0,5 do 4,0% 04 i do 0,3% CO.Uzyskany koncentrat cynkowy kieruje sie z kolei po odpowiednim przygotowaniu do pieca obrotowe¬ go gdzie poddaje sie spiekaniu z jednoczesnym od¬ pedzeniem olowiu i kadmu. Spieczony koncentrat cynkowy kieruje sie dopiero do dalszej przeróbki w celu odzysku cynku na drodze piro lub hydroelek- trometalurgicznej.Przyklad II. Utleniona rude cynkowo-olowio¬ wa zawierajaca w procentach .wagowych: 9,79% Zn a w tym utlenionego 8,82% Zn; 2,30% Pb; 0,040% Cd; 5,72% Fe; 35,12% Si02; 8,99% CaO; 5,17% MgO; 5,38% Al203; 0,68% K; 0,54% Na; 0,24% Cd; 0,48% S; 0,0003% Ag i 16,82% strat prazenia miesza sie z we¬ glem reduktorem jak w przykladzie I. Modul za¬ sadnosci przerabianej rudy cynkowo-olowiowej (CaO + MgO): Si02 = 0,4 a jej ziarnistosc nie prze¬ kracza 10 mm. Wsad laduje sie do pieca przewalo¬ wego. W strefie suszenia wsadu i w strefie rozkla¬ du weglanów procesy pfzabiegaja jak w przykla¬ dzie I.Po przejsciu wsadu na odleglosc 20 metrów pod¬ daje sie redukcji tlenkowe zwiazki cynku w tem¬ peraturze od 950 do 1140°C, przy czym temperatura najnizsza jest wyzsza o 20°C od temperatury miek¬ niecia rudy a temperatura najwyzsza jest wyzsza od temperatury topliwosci rudy o 150°C.W strefie odcynkowania wsad ulega stopieniu.Pomimo tego, dzieki stykaniu sie w calej masie z reduktorem w sposób widoczny nastepuje re¬ dukcja i odparowanie cynku oraz innych metali, które nastepnie utleniaja sie.Po przejsciu strefy odcynkowania w miare prze- 55 suwania sie wsadu do wylotu pieca wsad przecho¬ dzi w stan ciastowaty i opuszcza piec w postaci krzepnacych granulek o ziarnistosci do 150 mm.Odpady piecowe zawieraja w procentach wago¬ wych: 0,21% Zn; 0,088% Pb; 15,55% CaO; 8,48% 60 MgO; 43,96% Si02; 7,10% Fe; 7,75% A1203; 1,10% S i 10,97% C. Przy" srednio uzyskiwanych odpadach w ilosci 70% wagowych w stosunku do masy suchej rudy straty cynku w odpadach wynosza okolo 3% wagowych w stosunku do ilosci cynku zawartego w 65 rudzie. 15 20 25 30 35 40 45 f61258 W przeciwnym kierunku do przewalu wsadu w piecu obrotowym przeplywaja gazy spalinowe które przemieszczaja sie od palnika ponad wsadem do glowicy pieca od strony wsadu. Gazy spalinowe po¬ rywaja tlenki metali, które sa z kolei wychwyty¬ wane w urzadzeniach odpylajacych.Sklad uzyskanego koncentratu cynkowego i ga¬ zów spalinowych jest prawie identyczny jak w przykladzie I.W sposobie otrzymywania koncentratu cynkowe¬ go z utlenionych rud cynkowo-olowiowych o wyso¬ kiej zawartosci krzemionki w procesie przewalo- wym przewiduje sie dalsze odmiany, ulepszenia i uzupelnienia. Przykladowo 3o wsadu mozna kie¬ rowac szlamy z elektrolizy cynku, zuzle z pieców Dórschla lub inne odpady hutnicze ale z zachowa¬ niem modulu zasadowosci skaly plonnej wszystkich materialów cynkonosnych w granicach od 0,2 do 1,0. 15 •8 PL PL