Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania su¬ rowegoolowiu i koncentratu kadmowego przez wytapianie przy uzyciu mieszanki paliwowo-powietrznej materialów olowio- i kadmonosnych i odpedzenie z nich lotnych zwiazków zwlaszcza kadmu w piecach obrotowo-waha- dlowych, a nastepnie uchwycenie tych zwiazków w odpyl- niach.Przedmiot wynalazku dotyczy równiez urzadzenia do stosowania sposobu otrzymywania surowegoolowiu i kon¬ centratu kadmowego.Znany sposób otrzymywania olowiu surowego i koncen¬ tratu kadmowego polega na periodycznym cyklu przeta¬ piania tlenkowych, siarczkowych i siarczanowych mate¬ rialów olowionosnych zawierajacych pewne ilosci kadmu w piecu obrotowo-wahadlowym z udzialem reduktora w postaci koksiku oraz zlomu zelaza i sody kalcynowanej.Proces otrzymywania surowego olowiu i tlenku kadmu rozpoczyna sie nagrzewaniem zaladowanych do pieca ob- rotowo-wahadlowego materialów wsadowych, topieniem tych materialów, w czasie którego nastepuje redukcja zwiazków olowiu z jednoczesna koagulacja czastek metalu i odpedzeniem zwiazków lotnych. Cieplo potrzebne do nagrzewania i topienia wsadu oraz przebiegu endotermi- cznych reakcji redukcji dostarczane jest w wyniku spala¬ nia pylu weglowego z powietrzem dostarczanym przez palnik do przestrzeni roboczej pieca. Palnik tenwbudowa¬ ny jest na wlocie pieca obrotowo-wahadlowego w jego poziomej osi, przy czym jego koncówka wchodzi do wne¬ trza pieca na grubosc wymurówki. Palnik tenprzedstawia konstrukcje dwóch przewodów rurowych o róznych sred¬ nicach ulozonych wspólosiowo.Przewodem wewnetrznym wtlacza sie pod cisnieniem mieszanine pylu weglowego i powietrza, zas przewodem zewnetrznym tloczy sie dodatkowopowietrzepotrzebne do spalania pylu weglowego. Na wylocie wewnetrznego prze¬ wodu wbudowana jest glowica w ksztalciewalca ze spiral¬ nymi lopatkami na obwodzie zakonczona od strony wlotu pylu czescia stozkowa powodujaca stopniowe zmniejsza¬ nie przekroju wewnetrznego przewodu, a tymsamymprzy¬ spieszenie przeplywu pylu weglowego w tej czescipalnika.Spiralne lopatki na obwodzie glowicy prowadza do zawirowania strumienia pylu weglowego i lepszego kon¬ taktu z wtlaczanym zewnetrznym przewodem dodatko¬ wym powietrzem. Na przewód zewnetrzny nasadzony jest korpus w postaci pierscienia z wystepem kolnierzowym.Korpus ten wprowadza sie w sciane wlotowa pieca, a kol¬ nierz tego korpusu z kolnierzem sciany wlotowej pieca zapewnia konieczne uszczelnienie. Po zaladowaniu pieca materialem wsadowym wprowadza sie dojego przestrzeni roboczej mieszanine pylu weglowego i powietrza, która zapala sie od goracych scian wewnetrznych pieca nagrza¬ nych podczas poprzedniego cyklu wytapiania. Strumien gazów odprowadzany jest z pieca poprzez kanal odciaglo- wy, komore wstepnego odpylania, chlodnice rurowa i filtr workowy do komina.W pierwszej fazie procesu nastepuje nagrzewanie zala¬ dowanych materialów wsadowych, zas po osiagnieciu tem¬ peratury 800-900°C materialy te ulegaja stopieniu. Rów¬ nolegle ze wzrostem temperatury wsadu nastepuje reduk- 8845188451 3 • cja niektórych zwiazków glównie tlenków i siarczanów olowiu i kadmu, w wyniku czego otrzymuje sie olówi kadm oraz siarczki olowiu i kadmu, które reaguja z zelazem i soda wedlug nastepujacych reakcji: PbS + Fe = Pb +FeS * PbS + Na2C03 = PbO + Na2S + C02 CdS + Na2C03 - CdO + Na2S + C02 Otrzymane ta droga tlenki ulegaja dalszej redukcji z udzialem wegla wprowadzonego do wsadu w postaci koksiku. Otrzymany olów metaliczny w postaci drobnych 10 kropel splywa poprzez warstwe topiacych sie materialów i w wyniku koagulacji ulatwionej obrotowym lub waha¬ dlowym ruchem pieca, tworzy warstwe, cieklego metalu.Po osiagnieciu temperatury 700-800°C nastepuje inten¬ sywne odparowanie zredukowanego kadmu, a przy dal- 15 szym podwyzszaniu temperatury, z materialów znajduja¬ cych sie w piecu zostaja odparowane zwiazki olowiu i kad¬ mu glównie pod postacia PbS i CdO oraz Zn wystepujacego w niektórych materialach wsadowych pod postacia tlenku cynku. 20 Pary metali glównie kadmu i cynku zostaja utlenione w instalacji odciagowo-odpylajacej, gdzie po obnizeniu temperatury ulegaja kondensacji i w postaci drobnych pylów zostaja wychwycone w komorze pylowej i filtrze workowym. Otrzymany w filtrze workowym pyl zawiera 25 8 - 15% Cd w zaleznosci od jego zawartosci we wsadzie.Skladniki zuzlotwórcze zawarte w materialach wsado¬ wych wspólnie z siarczkami zelaza i sodu tv/orza zuzel, który po osiagnieciu temperatury 1100 - 1150°C tworzy ciekla warstwe nad warstwa wytopionego olow ;u. Po osia- 30 gnieciu tej temperatury metal i zuzel wylewa sie z pieca do kadzi, gdzie droga segregacji wedlug gestosci nastepuje rozwarstwienie tych skladników.Bezposrednio przed spustem wylaczony zostaje system opalania pieca. Po dokonaniu spustu cykl produkcyjny 35 zostaje zakonczony.W czasie gdy system opalania jest wylaczony, to znaczy w czasie spustu produktów i zaladunku materialów wsa¬ dowych, temperatura wewnatrz pieca znacznie sie obniza.Czynnikiem powodujacym znaczne obnizenie sie tempera- 40 tury jest wprowadzenie duzej porcji zimnych i mokrych materialów wsadowych. Przed rozpoczeciem opalaniapie¬ ca temperatura jego scian obniza siedo ponizej 700°C, przy czym duza czesc przestrzeni roboczej pieca wypelniona jest wsadem o temperaturze 100-200°C. 45 Zasadnicza niedogodnoscia przedstawionego sposobu wytapiania olowiu i otrzymywania tlenku kadmu jest powolne spalanie sie pylu weglowego w piecu zwlaszcza w poczatkowej fazie procesu podczas nagrzewania mate¬ rialów wsadowych. Stwierdzono, ze przyczyna powolnego 50 spalania sie pylu weglowego jest niska temperatura wne¬ trza pieca - która wynosi okolo 400°C. Powolne spalanie pylu weglowego przedluza znacznie cykl wytopu olowiu, ze wzgledu na dlugie i powolne nagrzewanie sie pieca.Przedluza sie tu szczególnie pierwsza faza procesu obej- 55 mujaca nagrzewanie wsadu i odpedzenie wilgoci. Czas trwania tej fazy rzutuje wsposób zasadniczy na wydajnosc procesu.Próby zwiekszania szybkosci spalania pylu weglowego w celu skrócenia czasu nagrzewania pieca i skrócenia 60 czasu uzyskania wymaganej temperatury przez wprowa¬ dzenie dodatkowej ilosci powietrza i pylu weglowego daly negatywne rezultaty. Zwiekszenie ilosci doprowadzanego do pieca powietrza doprowadzilo do zwiekszenia szybkos¬ ci przeplywu gazów przez piec, wskutek czego zwiekszyla 65 4 sie ilosc porywanych pylów wsadowych, skracal sie czas przebywania pylu weglowego w piecu i zamiastoczekiwa¬ nego przyspieszenia nagrzewaniapieca nastepowalo opóz¬ nienie jego nagrzewania. Porywane w tym czasie pyly wsadowe zanieczyszczaly koncentrat tlenku kadmu wy¬ chwytywany w odpylni. Nie spalony w przestrzeni robo¬ czej pieca pyl weglowy spalal sie w kanale odciagowym i komorze wstepnego odpylania podnoszac temperature w odpylni workowej, co zmniejszalo trwalosc filtrów wor¬ kowychi calej odpylni.Zmniejszenie udzialu powietrza w mieszance paliwowej poprawilo nieznacznie spalanie sie pylu weglowego, glów¬ nie dzieki zmniejszeniu szybkosci przeplywu strumienia gazów przez piec i zwiekszenie czasu przebywania czastek pylu w przestrzeni roboczej pieca, jednak nie zapewnialo calkowitego spalania sie wegla. Ta czesc pylu weglowego, która nic spalila sie w piecu przechodzila do instalacji odpylajacej, gdzie w warunkach niedoboru tlenu spalala sie do tlenku wegla, który redukuje tlenek kadmu do kadmu metalicznego, co nie jest pozadane w dalszej prze¬ róbce tlenku kadmu. Jeszcze bardziej niekorzystnym zja¬ wiskiem jest posredni wplyw tlenku weglana tworzeniesie siarczku kadmu, którywprocesielugowaniazostajecalko¬ wicie stracony.Próbowano równiez wykorzystac gorace gazy odlotowe z pieca do wytopu olowiu do podgrzewania powietrza doprowadzanego do palnika. Nie przynioslo to pozytyw¬ nych rezultatów, poniewaz w momencie kiedy wymagano bardzo wysokiej temperatury tych gazów, byly one w zwiazku z ochlodzeniem pieca w pierwszej fazie procesu stosunkowo zimne.Specjalne ogrzewanie powietrza przeznaczonego do spalania pylu weglowego wymagaloby wykonania dodat¬ kowej instalacji grzewczej i dodatkowej ilosci paliwa, co wiazaloby sie ze znacznymi kosztami.Podsumowujac przedstawione uwagi nalezystwierdzic, ze stosowany dotychczas sposób wytapiania olowiu jest malo wydajny, ze wzgledu na dlugi czas trwania pierwszej fazy procesu obejmujacej nagrzewanie wsadu. Tozas z ko¬ lei powoduje wzrost zanieczyszczenia koncentratu kadmo¬ wego przez mechaniczne porywanie pylów wsadowych wytracanych lacznie z tlenkiem kadmu w odpylni. Stopien zanieczyszczenia koncentratu kadmowego jest bowiem proporcjonalny do czasu trwania pierwszej fazyprocesuto jest do nagrzewania.Celem wynalazku jest wyeliminowanie niedogodnosci znanego sposobu otrzymywania olowiu surowego i kon¬ centratu kadmowego i uzyskanie wzrostu wydajnosci tego procesu oraz poprawienie jakosci koncentratu kadmowe¬ go. Dla osiagniecia tego celu postawiono do rozwiazania zagadnienie intensyfikacji ogrzewania pieca i materialów wsadowych.Zagadnienie to rozwiazano wedlug wynalazku przez zastosowanie do ogrzewania pieca i wsadu oraz do wytopu tego wsadu, dodatkowego paliwa w postaci lekkiego szyb¬ ko spalajacegosie paliwa plynnego, którewstrzykujesiedo przestrzeni roboczej pieca pod cisnieniem ponad cztery atmosfery strumieniem w postaci tworzacej stozka pod takim katem rozwarcia, aby strumien ten przecinal w bli¬ skiej odleglosci od wylotu palnika strumienie pylu weglo¬ wego i powietrza. Wtryskiwanie plynnego paliwa lekkiego pod duzym cisnieniem zapewnia duza szybkosc wyplywu tego paliwa, co gwarantuje z kolei dobre i szybkie wymie¬ szanie pylu weglowego paliwa plynnego i powietrza.Plynne paliwo lekkie wtryskiwane do pieca zapala sie88451 latwo w temperaturze istniejacej w przestrzeni roboczej pieca w poczatkowej fazie procesu, to jest zaraz po zapel¬ nieniu pieca materialami wsadowymi, a ponadto spala sie z bardzo duza szybkoscia wyzwalajac duza ilosc ciepla w przedniej czesci pieca, wskutek czego podnosi sie wyso¬ ko temperatura w tej jego czesci, co jest bardzo pozadane dla zapalenia sie pylu weglowego.Przecinanie strumienia pylu weglowego i powietrza przez strumien lekkiego plynnego paliwa gwarantuje na stykach przeciecia sie tych strumieni wysoka temperature i szybkie zapalenie sie czastek pylu weglowego. Szybkie zapalenie sie calej wprowadzonej ilosci pylu weglowego prowadzi do dalszego podwyzszenia temperatury i skróce¬ nia czasuspalania tych czastekpylu. Powstajawarunki dla calkowitego spalenia dostarczanego paliwa w przestrzeni roboczej pieca. W efekcie zapobiega sie wytworzeniu sie wysokiej temperatury w urzadzeniach odpylajacych. Aby osiagnac stosunkowo szybko temperature umozliwiajaca zapalenie sie pylu weglowego wprowadza sie doprzestrze¬ ni roboczej pieca taka ilosc lekkiego paliwa, aby udzial ciepla uzyskanego z tego paliwa wynosil od 15-30% ilosci ciepla uzyskanej ze spalenia calkowitego paliwa.Pozadane przecinanie sie wzajemne strumieni poszcze¬ gólnych skladników mieszanki paliwowo-powietrznej w przestrzeni roboczej pieca uzyskuje sie za pomoca urza¬ dzenia wedlug wynalazku przedstawiajacego modyfikacje znanego juz palnika dla pylu weglowego i powietrza.Modyfikacja ta polega na wspólosiowym wbudowaniu do przewodu pylu weglowego i do jego glowicy dodatkowego przewodu, do którego wprowadza sie wysuwnie przewód dla lekkiego paliwa plynnego.Przewód ten ma na wylocie dysze ze stozkowym wycie¬ ciem dla nadania wyplywajacemu strumieniowi postuci tworzacej stozka o szerokim kacie rozwarcia. Dysza plyn¬ nego paliwa umiejscowiona jest w glowicy przewodu pylu weglowego tak, aby jej wylot znajdowal sie w od leglosci od 0-5 mm przed wylotem palnika. Gdy wystaje ona poza wylot palnika, wówczas ulcga zniszczeniu przez wysoka temperature, gdy zas znajduje sie w przewodzie glebiej niz mm nastepuje znieksztalcenie strumienia plynnego pali¬ wa i zanieczyszczenie przewodu produktami spalania. Is¬ totnym elementem dyszy jest zawór kulkowy zabudowany na jej wlocie.Zabezpiecza on przed wyplywem cieklego paliwa do przestrzeni roboczej pieca w przypadku obnizenia cisnie¬ nia w urzadzeniu tloczacym do ponizej cztery atmosfery.W tych warunkach bowiem nie uzyskuje sie rozpylenia plynnego paliwa, a tym samym wymaganej skutecznosci przyspieszania spalania pylu weglowego. Zawór ten za¬ bezpiecza równiez przed wyplywem plynnego paliwa po skonczeniu cyklu wytapiania w czasie oprózniania pieca i podczas zaladunku do niego materialów wsadowych.Zaleta sposobu otrzymywania surowego olowiu i kon¬ centratu kadmowego wedlug wynalazku jest skrócenie czasu nagrzewania materialów wsadowych w piecu, czasu ich wytopu, a tym samym skrócenie o 20 - 50% cyklu procesu i wzrost wydajnosci pieca. Skrócenieczasu pierw¬ szej fazy procesu to jest nagrzewania wsadu prowadzi równoczesnie do zmniejszenia zanieczyszczenia koncen¬ tratu kadmowego wychwytywanego w postaci pylu w in¬ stalacji odpylajacej, którego zródlem jest mechaniczne porywanie przez gazy odlotowe pylistych czastek materia¬ lów wsadowych. Im krótszy bedzie czas nagrzewania wsa¬ du tym mniejsze bedzie zanieczyszczenie tlenku kadmu i wieksza jego koncentracja w wychwyconych pylach. e Sposób wedlug wynalazku zapewnia calkowite spalenie w przestrzeni roboczej doprowadzonego tam paliwa, w wyniku czego uzyskuje sie wysoka sprawnosc spalania, co znajduje odbicie w zmniejszeniu zuzycia paliwa na jednostke produktu, a ponadto unika sie ujemnych skut¬ ków dopalania sie pylu weglowegowinstalacji odciagowej i odpylajacej i powstawania tam wysokiej temperatury, co przedluza trwalosc i zywotnosc tych instalacji.Przedmiot wynalazku przedstawionowprzykladziejego wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat instalacji ogrzewania pieca, rozklad strumieni paliwa i powietrza w jego przestrzeni roboczej, piec obro- towo-wahadlowy do wytopu olowiu i odpylnie gazów, fig. 2 - konstrukcje urzadzenia doprowadzajacego paliwo do przestrzeni roboczej pieca, zas fig. 3 - szczegól koncówki przewodu doprowadzajacego plynne paliwo.Po zaladowaniu pieca obrotowo-wahadlowego 1 mate¬ rialami wsadowymi 2 wstrzykujemy do przedniej czesci pieca strumien plynnego lekkiego paliwa*3 np. olejuopalo- wego, który to strumienma postactworzacej stozka o kacie rozwarcia a = 90° i równoczesnie wprowadzany równiez stozkowo lecz pod malym katem rozwarcia strumieni po¬ wietrza 4.Strumien plynnego paliwa 3 w temperaturze wystepuja- cej w pierwszej fazieprocesuwytapiania wynoszacej okolo 300°C w obecnosci doprowadzanego powietrza 4 zapalasie silnym plomieniem wytwarzajac w przedniej czesci pieca wysoka temperature. Wprowadzany nastepnie prawie osiowo zawirowany strumien pylu weglowego 5 przenika przez strumien palacego sie plynnego paliwa 3 i zapala sie natychmiast wyzwalajac dodatkowe ilosci ciepla i podno- czac wysoko temperature czesci roboczej pieca 1. Powstaja w ten sposób warunki sprzyjajace calkowitemu spalaniu pylu weglowego 5 w piecu .1, co skraca czas pracy nagrze- wania i topienia wsadu oraz redukcji olowiu, atym samym skraca caly cykl wytopu olowiu.Skrócenie fazy nagrzewania wsadu zmniejsza zanieczy¬ szczenie koncentratu kadmowego wychwytywanego wod- pylni gazów, przez mechaniczne porywanie czastekwsadu. 40 Wprowadza sie do pieca plynne paliwo lekkie w takiej ilosci, aby ilosc ciepla uzyskana ze spalania tego paliwa stanowila 15 - 30% ciepla uzyskanego z calej wprowadzo¬ nej do pieca ilosci paliwa.Calkowite spalenie siepylu weglowego w czesci roboczej 45 pieca 1 zabezpiecza urzadzenia odciagowo-odpylajace 6 przed powstaniem tam niepozadanej wysokiej temperatu¬ ry i zapewnia wysoka sprawnosc spalania.Sposób opalania pieca obrotowo-wahadlowego do wy¬ topu olowiu zrealizowano za pomoca urzadzenia wedlug 50 wynalazku, które wykonane jest z dwóch wspólosiowych przewodów rurowych 7,8 dla pylu weglowego 5 i dodatko¬ wego powietrza 4.Wewnetrzny przewód rurowy dla pylu weglowego 7 ma na wylocie glowice 9 ze stozkowym zakonczeniem 10 na 55 wlocie i spiralnymi lopatkami 11 na obwodzie. Stozkowe zakonczenie glowicy 10 powoduje stopniowe zmniejszenie sie przekroju przewodu 7, a tym samym przyspieszenie przeplywu pylu weglowego w wylotowej czesci. Spiralne lopatki 11 na obwodzie glowicy 9 maja na celu zawirowa- 60 nie strumienia pylu weglowego. Do przewodu 7 i jego glowicy 9 wbudowano dodatkowy przewód rurowy 12, do którego wprowadzono wysuwnie przewód 13 dla cieklego paliwa 3.Przewód 13 dla cieklego paliwa 3 ma na koncówcedysze 65 14 zestozkowymwycieciem 15. Wylotdyszy 14 znajdujesie88451 7 w glebi przewodu 12 w odleglosci 5 mm od jego koncówki.Jest to jego optymalne polozenie, poniewaz nie ulega tu zniszczeniu przez wysoka temperature wytworzona w pie¬ cu 1, a produkty spalania nie zanieczyszczaja wylotu przewodu 12 i 13. Wewnatrz dyszy 14 znajduje sie zawór kulkowy 16 zabezpieczajacy przed swobodnym pod zmniejszonym cisnieniem wylewem plynnego paliwa 3.Dysza 14 polaczona jest z przewodem 13 zapomoca spawu.Dysza 14 sklada sie z czesci stalej 17 i czesci wymiennej 18 polaczonych za pomoca gwintu 19. Ulatwia to czyszczenie i naprawe dyszy 14.Na koncówce zewnetrznego przewodu 8 nalozony jest korpus 20 w postaci pierscienia, który wprowadza sie do przedniej sciany pieca 1. Korpus ma wystep kolnierzowy 21, który wraz z kolnierzem sciany pieca stanowi jego uszczelnienie. Przewód 13 urzadzenia doprowadzajacego paliwo do pieca polaczony jest elastycznym przewodem 22 z ukladem zasilania w plynne paliwo, skladajacym sie ze zbiornika 23 pompy zebatej 24/zaworu przelewowego 25, zaworu do regulacji ilosci paliwa cieklego 26. Zawór prze¬ lewowy 25 zabezpiecza instalacje przed zniszczeniem w przypadku zatkania sie przewodu 13 lub przewodu 22 lub zamierzonego zamkniecia przewodu elastycznego 22. PL