Главная Коллекция "Revolution" Химия Производство цинка

Производство цинка

Обжиг цинковых концентратов в печи кипящего слоя, выбор оптимальных параметров процесса, расчет материального и теплового баланса. Суточный и годовой материальные потоки. Выбор оборудования на производительность. Схема пылеулавливания и газоочистки.

Рубрика	Химия
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	24.09.2013
Размер файла	640,1 K

посмотреть текст работы

скачать работу можно здесь

полная информация о работе

весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Источником получения цинка является рудное сырье, которое обычно находится в сульфидном состоянии, а цинк представлен преимущественно сфалеритом (ZnS). Руды всегда комплексные, содержат кроме цинка свинец, медь, железо, серебро и др.

Примерно 50 % мирового производства цинка расходуется на покрытие железных изделий с целью защиты их от ржавчины.

Более 30 % всего производства в мире цинка употребляется на производство сплавов. Сплав цинка с медью и оловом называется бронзой. Различные сорта бронз широко применяют в машиностроении. Сплавы цинка с медью и никелем называют мельхиором и нейзильбером. Благодаря способности давать сплавы с серебром и золотом, цинк используется в металлургии для извлечения благородных металлов.

Цинковая пыль применяется для осаждения золота и серебра из растворов при их получении гидрометаллургическим путем, для очистки растворов от меди и кадмия перед электролизом растворов цинка.

Оксид цинка широко используют при производстве резины и ее обработке. Он улучшает качество резиновых шин и ряда других резиновых изделий.

При гидрометаллургическом способе получения цинка обжиг ведут с получением огарка порошка при температуре 800-1000⁰С. Высокая дисперсность огарка способствует быстрому и полному выщелачиванию его в растворе серной кислоты.

Обжиг - гетерогенный процесс термической обработки цинкового сырья. Этот процесс был и остается основным способом окисления сульфидного сырья.

Главная задача обжига - быстрей, полней и с наименьшими затратами превратить сульфидный цинк в оксидный, из которого цинк рациональней восстанавливать. При этом огарок надо получить в таком состоянии, чтобы он был наиболее благоприятен для осуществления последующих стадий технологий и в конечном счете обеспечил высокие технико-экономические показатели производства в целом.

Цель работы: Изучить процесс обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя, провести выбор оптимальных параметров процесса, рассчитать материальный и тепловой баланс. Найти суточный и годовой материальные потоки. Выбрать основное оборудование на заданную производительность. Предложить и качественно описать схему пылеулавливания и газоочистки. А так же описать направления совершенствования обжига цинковых концентратов. [1]

1. Общие сведения

1.1 Нахождение в природе

Цинк (Zincum) Zn - химический элемент 12_й (IIb) группы Периодической системы. Атомный номер 30, относительная атомная масса 65,39. Природный цинк состоит из трех стабильных изотопов 64 Zn (48,6 %), 66 Zn (26,9 %) и 67 Zn (4,1 %). Известно несколько радиоактивных изотопов, важнейший из них - 65 Zn с периодом полураспада 244 сут. Степень окисления +2.

История открытия. Цинк (как и золото, серебро, медь, ртуть, свинец, олово и железо) относится к металлам древности, дата открытия которых теряется в веках.

Восстановление оксида цинка древесным углем требует температуры не менее 1000° С. Так как металл при этой температуре находится в парообразном состоянии и легко окисляется, выделение цинка требует умения конденсировать металлический пар, причем делать это надо в отсутствие воздуха, иначе металл превратится в оксид.

Получение сплавов цинка из смешанных руд не требует выделения самого цинка и достигается проще. Небольшие количества цинка, присутствующие в образцах древнеегипетской меди отражают состав местных руд, однако для выплавки палестинской латуни, датируемой 1400-1000 до н. э. и содержащей около 23 % цинка, уже должны были преднамеренно смешивать медную руду с цинковой. Латунь получали и на Кипре и, позднее, в районе Кельна (Германия). Китайские мастера овладели искусством выплавки цинка в средние века. Цинковые монеты использовались в годы правления династии Минь (1368-1644).

В средневековой Европе не было специального производства цинка, хотя его небольшие количества получались при производстве свинца, серебра и латуни. Начиная примерно с 1605, его импортировала из Китая Восточно-Индийская Компания. Английская цинковая промышленность появилась в районе Бристоля в начале 18 в., и ее продукция быстро проникла в Силезию и Бельгию.

Происхождение названия элемента неясно, однако кажется правдоподобным, что оно произведено от Zinke (по-немецки «острие», или «зуб»), благодаря внешнему виду металла. [2]

Распространение цинка в природе и его промышленное извлечение. Содержание цинка в земной коре составляет 7,6·10-3 %, он распространен примерно так же, как рубидий (7,8·10-3 %), и чуть больше, чем медь (6,8·10-3 %).

Известно 66 минералов цинка, в частности цинкит, сфалерит, виллемит, каламин, смитсонит, франклинит. Наиболее распространенный минерал - сфалерит, или цинковая обманка. Основной компонент минерала - сульфид цинка ZnS, а разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета. Из-за трудности определения этого минерала его называют обманкой. Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы элемента: смитсонит ZnCO₃, цинкит ZnO, «бурундучную» руду - смесь цинковой обманки и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.

Примерно 50 % мирового производства цинка расходуется на покрытие железных изделий с целью защиты их от ржавления. [3]

В России цинк извлекается из медноколчеданных руд Урала, а так же из полиметаллических руд Сибири и Приморья. На долю месторождений Уральского региона приходится более 75 % объема выпуска российских цинковых концентратов.

Главные поставщики сырья - Учалинский горно-обогатительный комбинат (Башкирия) -60 %, Башкирский медно-серный комбинат (г. Сибай) - 12 %, Александрийская горнорудная компания (Челябинская обл.) - 9 %, Гайский горно-обогатительный комбинат (Ориенбургская обл.) -9 %, фирма «Евромин» (Швейцария) - 7 %. [2]

Около 40 % балансовых запасов цинка России приходится на Бурятию. На ее территории разведаны и уже подготовлены к промышленному освоению крупные месторождения - Холодинское и Озёрное. Разведаны крупные месторождения Корбалихинское и Рубцовое в Алтайском крае, Ново-Широкинское для Нерчинского полиметаллического комбината в Читинской области, а так же Октябрьское и Левобережное для Садонского свинцово-цинкового комбината в Северной Осетии.

В красноярском крае расположено крупное Горевское месторождение свинцово-цинковых руд. Оно находится в Мотыгинском районе Красноярского края. Протяженность месторождения 1980 м. Запасы руд составляют 87 млн т. Основными компонентами в рудах являются свинец и цинк. Содержание их по пробам в контурах промышленных руд колеблются, соответственно, от 1,6 до 23 % и от 0,08 до 14,8 %. Из попутных компонентов промыленный интерес представляют серебро (45,6г/т) и кадмий (47 г./т). Кроме того, в рудах в незначительных количествах присутствует германий (4,1 г/т), таллий (4,0 г/т), галлий (2,0 г/т), теллур (4 г/т), индий (0,9 г/т), сурьма (0,006 г./т), мышьяк (0,0049 г./т) и кобальт (0,006г/т). Месторождение разрабатывается открытым способом. [3]

Находящийся в Приморском крае город Дальнегорск известен всей стране крупнейшим в России производителем олово-цинкового концентрата - компанией ГМК «Дальполиметалл», в состав которой входят четыре рудника, разрабатывающих Николаевское, Партизанское, Верхнее и Южное месторождения. Предприятие выпускает около 15 % цинковых концентратов России. Однако 4/5 своей продукции оно экспортирует в азиатские страны. [2]

1.2 Физико-химические свойства цинка и его соединений

цинковый обжиг пылеулавливание баланс

Цинк - тяжелый металл. Температура плавления равно 419,4?С, кипения 906?С.

Цинк тверже, чем олово, но мягче, чем отожженная медь. Холодный цинк хрупкий и не прокатывается. При 100-150?С цинк становится ковким и пластичным, из него можно прокатывать листы, толщина которых составляет доли миллиметра. При нагреве свыше 250?С цинк становится настолько хрупким, что легко может быть превращен в пыль. При 500?С он горит зеленовато-синим пламенем, образуя белый порошок оксида цинка ZnO. При этом цинк способен окисляться кислородом воздуха, парами воды и углекислым газом.

Энтальпия плавления цинка составляет 6,18 кДж/моль, энтальпия парообразования 122,0 кДж/моль.

Теплоемкость твердого цинка можно вычислить по уравнению

С_Т= 22,13 + 11,05я10^-3Т

Теплоемкость жидкого - по уравнению

С_Ж = 29,66 + 4,81я10^-3Т,

где С_Ти С_Ж - молярная теплоемкость твердого и жидкого цинка, Дж/(мольяК);

Т - температура, К.

Цинк - сильно летучий металл. Зависимость упругости паров цинка от температуры выражают следующими уравнениями:

для твердого цинка в пределах температур (0-419,4) ?С

lg p = - (6839/T) - 0,1458 lg T - 2,883я10^-4T + 11,9005

для жидкого цинка

lg p = - (6789,5/T) - 1,051 lg T - 1,255я10^-4T + 14,143,

где р - парциальное давление цинка, Па;

Т - температура, К.

Сухой воздух при отсутствии углекислоты не оказывает влияния на цинк при комнатной температуре. Влажный воздух окисляет металл с образование на его поверхности тончайший слой пленки сероватого цвета, имеющий состав ZnCO_3я3Zn(OH)₂.

Эта пленка обладает большой плотностью и препятствует дальнейшему развитию окислительного процесса внутри металла.

Стандартный электродный потенциал цинка -0,763В.

Разбавленные кислоты растворяют цинк с выделением водорода. Цинк - самый электроотрицательный металл из тяжелых цветных металлов и вытесняет их из раствора по реакции:

MeSO₄+Zn=ZnSO₄+Me,

Где Me - Cu, Ni, Co, Pb, Sn.

Из химических соединений цинка для металлургии наибольшее значение имеют сернистый цинк, оксид цинка и сульфат цинка.

Сернистый цинк встречается в природе в виде минерала цинковой обманки или сфалерита ZnS, реже в виде вюртцита ZnS. Температура плавления ZnS составляет 1650?С.

Сфалерит восстанавливается металлическим железом. Процесс начинается при 1167?С и полностью проходит при 1250?С. В восстановительной атмосфере в присутствии CaO идет реакция

ZnS+ CaO+ CO-Zn+CaS+CO₂,

Таким образом, если в процессе дистилляции цинка в шихте присутствует металлическое железо или CaO, то цинк может быть извлечен из ZnS, оставшегося без изменения при окислительном обжиге цинкового концентрата.

Углекислота начинает окислять ZnS при 750?С, но быстро этот процесс протекает при 900-1000?С:

ZnS + 3CO₂-ZnO + SO₂ + 3CO

Сульфид цинка не растворяют слабые и холодные растворы серной и соляной кислот, разлагают его азотная кислота и горячие концентрированные растворы кислот.

Оксид цинка ZnO может быть восстановлен до металла по реакции:

ZnO + CO - Zn + CO₂- Q,

Которая протекает слева направо при высоких температурах и значительной концентрации СО.

Оксид цинка образует с Fe₂O₃ химические соединения типа nZnOяFe₂O₃, называемые ферритами цинка. Интенсивное образование ферритов цинка происходит при температуре выше 650?С, ферриты, более богатые оксидом цинка, образуются при температуре свыше 1000?С. Ферриты цинка можно восстановить до металлического цинка углеводородами. Реакция восстановления ферритов протекает медленнее, чем оксида цинка.

С кремнекислотой оксид цинка образует силикаты, плавящиеся при высокой температуре, с глиноземом - не плавкую цинковую шпинель, из которой цинк при обычном проведении пирометаллургического процесса не восстанавливается. Цинковая шпинель не разлагается также слабыми и холодными растворами серной кислоты. [4]

1.3 Производство и потребление цинка

Разведанные и подтвержденные запасы цинка в мире составляют более 350 млн т. Месторождения цинка имеются в 70 странах мира, обеспеченность запасами с учетом роста потребности в нем составляет более 40 лет. Крупнейшие запасы цинковых руд находятся в России, Австралии, Казахстане, Канаде и Китае.

В настоящее время мировое производство цинка по масштабам уступает только производства железа, алюминия и меди. Крупнейшими производителями цинка являются Австралия, Канада и Китай, эти же страны являются основными экспортерами цинка. Крупнейшими импортерами являются США, Тайвань и Германия.

Крупнейшими потребителями цинка являются (млн. т в год): Китай 1,3-1,4; США 1,1-1,3; Япония 0,7-0,8; Германия 0,4; Великобритания 0,3; Франция 0,2-0,24; Бельгия, Канада, Австралия, Индия по 0,1-0,17.

Мировое потребление цинка в 2010 году снизилось на 5,4 % до 10,5 млн. тонн, при том, что производство увеличилось на 18 %. Производство рафинированного цинка увеличилось только на 13,2 %. Таким образом на рынке цинка образовавшийся профицит в 2009 году в размере 747 тыс. тонн. уменьшился до 296 тыс. тонн. Средняя цена на LME увеличилась в 2010 году на 31,2 % до 2170 $/тонн. По прогнозам аналитиков METALRESEARCH в 2012 году объем производства увеличится на 6,8 %, а объем потребления на 9,3 % относительно 2010 года. Таким образом в 2012 году профицит цинка сократится до 7 тыс. тонн. [3]

Взлет цен на цинк начался в 2004 г. Цены на данный металл за 2004 г. поднялись в среднем на 23 %, и рынок казался вполне «сбалансированным». Однако с начала 2005 г. цена на цинк начала расти еще активнее. Цинк вырвался в лидеры удорожания цветных металлов в 2005 г.

Цены на металлический цинк продолжали расти и в 2006 г. динамика изменения цен представлена на диаграмме (рис 1.3)

Рисунок 1. Диаграмма среднегодовых цен на цинк на Лондонской бирже металлов, USB/т

Мировое потребление цинка по основным областям применения в среднем распределяется следующим образом (% от общего потребления): Оцинкованные стали - 36, производство латуни и бронзы - 26, фасонное литье под давлением - 26, цинковый прокат - 3, химические товары (в том числе цинковые белила) -6,5.

Цинк так же используется для производства ряда медикаментов. В виде цинковой пыли его применяют как реагент в производстве свинца, благородных и других цветных металлов. Окись цинка широко используется при производстве резины и ее обработке. Сульфид цинка, вспыхивающий под воздействием б-, в-, г-лучей, позволяет использовать его для обнаружения всех типов радиации. Так же цинковые соединения широко используются в качестве источников энергии в космических кораблях. [5]

2. Технология производства цинка

Для извлечения цинка из концентратов применяют два способа: пирометаллургический (дистилляционный) и гидрометаллургический (электролитический).

Пирометаллургические процессы заключаются в обработке руд и концентратов нагреванием в условиях высоких температур. Поэтому эти способы обработки руд иногда называют огневыми, или сухими, способами извлечения металлов.

В отличие от пирометаллургических процессов гидрометаллургические способы основаны на извлечении металлов из руд, концентратов и различных полупрдуктов водными растворами химических реагентов с последующим осаждением металлов из растворов. Иногда эти способы называют мокрыми.

Цинковая промышленность пользуется и тем и другим способом для получения металлического цинка. При пирометаллургическом, или дистилляционном, методе цинковые концентраты предварительно обжигают, смешивают с углем и нагревают в специальных ретортных печах. Под действием высокой температуры и угля цинк улетучивается в виде паров. Пары улавливаются и охлаждаются в сосудах, называемых конденсаторами, превращаясь в жидкий цинк.

В результате пирометаллургической переработки цинковых получают два основных продукта: металлический цинк и твердый остаток - «раймовку». Дистилляционный способ старше гидрометаллургического. Получаемый этим способом цинк невысокого качества загрязнен различными примесями. Условия труда в дистилляционных цехах тяжелые, а стоимость производства высокая. [1]

Гидрометаллургический способ получения цинка появился позже пирометаллургического, однако за короткое время этот метод получил широкое распространение, особенно в местах с дешевой электроэнергией.

Промышленные способы получения цинка из сульфидных концентратов обусловлены свойствами сульфида и оксида цинка. ZnS и ZnO тугоплавки. Так, ZnS при атмосферном давлении возгоняется пр температуре более 1200?С, но не плавиться вплоть 2000?С, а ZnO плавиться при температуре 1975?С. Поэтому окисление ZnS с получением ZnO можно вести с большой скоростью за счет сохранения дисперсного твердого состояния материала при высоких температурах. Процесс окисления сульфида цинка экзотермичен и при достаточен высоких температурах не требует топлива (скорость тепловыделения достаточна для поддержания температуры за счет тепла реакции) и даже позволяет использовать процесс как источник энергии.

Восстановление цинка из оксида требует больших затрат энергии. Поэтому пирометаллургическое восстановление осуществляют при высоких температурах и высоких концентрациях СО, я являющегося восстановителем. Электролитическое восстановление так же связано с большим расходом электроэнергии, а напряжение выделения цинка значительно выше, чем для других тяжелых цветных металлов.

2.1 Пирометаллургическая схема получения цинка

Исторически первым способом был пирометаллургический. Технологическая схема переработки цинкового сырья пирометаллургическим способом предствлена на рис. 2.2

Технология способа и аппаратурное оформление процесса связаны с особенностями восстановления цинка из оксида. Восстановление оксида цинка до металла углеродос и СО происходит при температуре 1000-1200?С, т. е. выше температуры кипения получаемого при этом цинка.

Реакции восстановления:

ZnO + C - Zn_г + CO

ZnO + CO - Zn_г + CO₂

Сопровождаются образованием газообразного цинка. Компоненты пустой породы остаются при этом в твердом виде. Конденсацией паров можно получить жидкий металлический цинк.

Достоинствами пирометаллургической схемы получения цинка являются ее малостадийность, сравнительно высокое прямое извлечение цинка в металл, использование высокопроизводительного оборудования непрерывного действия и возможность перерабатывать низкокачественное сырье с высоким содержанием железа, мышьяка, сурьмы, и кремнезема.

Недостатки этой схемы - большой расход кокса, большой расход электроэнергии при использовании электропечей, малая комплексность использования сырья и получение цинка низших марок, требующего рафинирования. [3]

Для практической реализации процесса дистилляции необходимо предварительно перевести цинк в наиболее легко восстановимую форму-оксид цинка ZnO. Это достигается путем окислительного обжига сульфидных цинковых концентратов.

Назначение обжига перед дистилляцией:

1) возможно более полное удаление серы из цинковых концентратов, перевод цинка и других металлов в оксиды;

2) предварительная отгонка из концентрата летучих соединений свинца, кадмия, мышьяка, сурьмы и некоторых рассеянных элементов;

3) окускование мелкого материала шихты с получением кусков пористой структуры;

4) получение концентрированных по SO₂ газов, пригодных для производства серной кислоты.

Выполнение указанных условий достигается в ходе окислительно-спекающего обжига, который чаще всего производят в две стадии: окислительный обжиг на порошок в печах кипящего слоя и окислительно-спекающий обжиг на агломерационных машинах.

В ходе окислительного обжига происходит окисление сульфида цинка кислородом воздуха:

ZnS + 1,5O₂ = ZnO + SO₂ + 445 кДж; (2.1)

ZnS + 2O₂ = ZnSO₄ + 776 кДж; (2.2)

Первая реакция наиболее интенсивно протекает при температуре свыше 800 °С, вторая-при 600-700 °С. При температуре шихты свыше 720 °С сульфат цинка ступенчато диссоциирует сначала до основного сульфата

3ZnSO₃ > 3ZnO·2SO₃ + SO₂ + 0,5O₂, (2.3)

а затем до оксида цинка (t > 770 °С)

3ZnO·2SO₃> 3ZnO + 2SO₂ + O₂. (2.4)

В окислительной среде образовавшийся SO₂ окисляется до SO₃:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃ + 193 кДж. (2.5)

Окончательные результаты обжига зависят от концентрации в газовой фазе SO₃, которая определяет сдвиг равновесия

ZnO + SO₃ ? ZnSO₄ + 243 кДж; (2.6)

в сторону образования либо сульфата, либо оксида цинка.

В ходе обжига на поверхности зерен сульфида цинка образуется плотный слой оксида. Диффузия кислорода через слой оксида, увеличивающийся по мере окисления сульфида, затруднена. Поэтому цинковые сульфидные концентраты обжигаются медленно.

Другие сульфидные минералы в составе концентрата обычно способствуют ускорению обжига. Многие из них (FeS₂, CuFeS₂, CuS и др.) при нагревании диссоциируют, выделяя серу, некоторые улетучиваются (AS₂S₃, Sb₂S₃). Диссоциация и сублимация сульфидов способствует увеличению пористости частиц цинкового концентрата.

Железо в цинковых концентратах обычно находится в виде пирита и пирротина, иногда-марматита и халькопирита. Эти сульфиды окисляются быстро и практически полностью превращаются в Fe₂O₃ или Fe₃O₄ (при температуре свыше 1000 °С). При температуре свыше 650 °С Fe₂O₃ связывает в ферриты оксиды цинка, меди, свинца и кадмия.

При последующей дистилляции огарка ферриты цинка (nZnO·mFe₂O₃) легко восстанавливаются углеродом до металлического цинка. Поэтому при обжиге перед дистилляцией ферритообразование неопасно.

В результате взаимодействия кремнийсодержащих нерудных минералов с оксидами тяжелых металлов образуются силикаты: ортосиликат цинка (2ZnO·SiO₂), силикаты свинца, двойные силикаты цинка и свинца, сложные силикаты с компонентами нерудных минералов.

Свинец и кадмий находятся в цинковых концентратах в виде сульфидов PbS и GdS. Сульфиды свинца и кадмия летучи и при обжиге возгоняются, переходя в пыль. Оксиды свинца и кадмия менее летучи и частично остаются в огарке.

Так как свинец и кадмий при дистилляции снижают прямой выход цинка в металл и ухудшают качество цинка, то в ряде случаев в шихту вводят хлористые соли, чтобы перевести свинец и кадмий в летучие хлориды и увеличить степень их отгонки из шихты при обжиге.

Серебро, присутствующее в концентрате в виде Ag₂S, при обжиге восстанавливается по реакции

Ag₂S + O₂ = 2Ag + SO₂, (2.8)

поэтому при высокотемпературном обжиге и агломерации продукт обжига содержит металлические серебро.

Золото в цинковых концентратах находится в виде тонких металлических вкраплений и в процессе обжига изменений не претерпевает.

В условиях обжига перед дистилляцией основная масса таллия, а также часть селена и теллура возгоняются и уносятся с газами. Селен и теллур улавливаются в шламах сернокислотных цехов. Рассеянные элементы (In, Ga, Ge) остаются в огарке.

Практика дистилляции показала, что при переработке пористой шихты процесс протекает быстрее и полнее. Такие свойства шихте придает агломерация. При агломерации благодаря большому избытку воздуха, хорошему отводу образующихся сернистых газов и высокой температуре процесса (1100-1200 °С) происходит интенсивное окисление сульфидов металлов до оксидов, и агломерат почти не содержит сульфатной серы.

Спекание огарка достигается в результате образования сравнительно легкоплавких силикатов железа, свинца и цинка. При температуре агломерирующего обжига практически все железо окисляется до магнетита Fe₃O₄, поэтому ферритов тяжелых цветных металлов образуется мало.

Все соединения цинка, как исходный сульфид, так и образующиеся при обжиге оксиды, ферриты и силикаты цинка, тугоплавки и, сплавляясь с легкоплавкими силикатами других металлов, повышают температуру плавления цементирующей фазы.

Агломерация придает шихте необходимые физические свойства (кусковатость, пористость, механическую прочность), но на спекательных машинах недостаточна степень десульфуризации, чтобы в один прием обжечь сульфидный концентрат. Поэтому наиболее эффективен двустадийный обжиг, когда в первой стадии проводят обжиг на порошок, а во второй стадии агломерируют огарок окислительного обжига на спекательных машинах.

В первой стадии удаляют основное количество серы с получением газов, достаточно концентрированных по SO₂ (5-8 %), чтобы перерабатывать их на сернокислотной установке, во второй стадии производят спекание огарка окислительного обжига. При этом происходят выгорание серы и отгонка кадмия, германия, индия, галлия.

Неудобство применения двух типов оборудований (обжиговых печей и агломерационных машин) на одном заводе обусловило в свое время разработку вариантов с применением печей одного типа.

Если за основной вид обжига принимают окислительный обжиг на порошок с утилизацией серы, то огарок брикетируют. Главная цель брикетирования - получение прочных брикетов, состоящих из однородной смеси цинксодержащего материала и восстанавливающего реагента.

Так как брикеты малопористы, то в металлургии цинка в качестве восстановителя применяют коксующийся уголь, который при последующем коксовании брикетов превращается в кокс, а удаление летучей части угля, делают брикеты пористыми и прочными.

Наиболее широко применяют брикетирование обожженных цинковых концентратов при переработке их в вертикальных ретортах, где требуется высокая прочность и пористость материала без размягчения при температуре дистилляции.

В других случаях идут по пути проведения окислительного обжига на спекательной машине. При этом часто пренебрегают утилизацией серы, так как газы агломерирующего обжига бедны по SO₂. Для утилизации серы необходима организация работы агломерационных машин с рециркуляцией газов или применение спекательных машин с дутьем снизу. Агломерация сульфидного цинкового концентрата на машинах с дутьем снизу позволяет получить обжиговые газы, содержащие более 4 % SO₂ и пригодные для производства серной кислоты.

Возможность применения одностадийного обжига определяется составом цинксодержащего сырья, наличием в нем примесей, которые необходимо удалить до спекания (обычно свинец, кадмий, мышьяк, сурьма и др.), а также технологией последующей дистилляции цинка из агломерата или брикетов.

Цинк в шихте содержится в основном в виде ZnO, который при дистилляции восстанавливается и возгоняется. Некоторая часть цинка присутствует в шихте в виде ферритов цинка (nZnO·mFe₂O₃). В результате взаимодействия ферритов цинка с оксидом углерода выделяются пары цинка и низшие оксиды железа. Примером служит реакция

ZnO·Fe₂O₃ + 2CO = Zn_г + 2 FeO + 2CO₂. (2.9)

Из ферритов цинк может быть извлечен полностью. Однако при значительном содержании феррита цинка возможно оплавление шихты, что приводит к потерям цинка в раймовке и к выходу из строя реторт. Разрушение ферритов цинка происходит весьма энергично при 1200 °С.

Силикаты цинка присутствуют в агломерате в небольшом количестве в виде природных минералов и в виде силикатов, образовавшихся при обжиге. Они восстанавливаются в условиях дистилляции при температуре выше 1000 °С. Алюминаты цинка (цинковая шпинель), сульфид и сульфат цинка почти целиком переходят в раймовку.

Алюминаты и сульфид цинка - трудновосстановимые соединения. Сульфат цинка восстанавливается СО до сульфида:

ZnSO₄ + 4CO ? ZnS + 4CO₂. (2.10)

Некоторая часть сульфата диссоциирует:

ZnSO₄? ZnO + SO₂ + 0,5O₂. (2.11)

Образующийся при этом SO₂ восстанавливается углеродом до элементарной серы, пары которой сульфидируют пары цинка:

SO₂ + C = CO₂ + 0,5 (S₂)_г; (2.12)

Zn_г + 0,5 (S₂)_г = ZnS_Т. (2.13)

Поэтому сульфатная сера в шихте так же вредна, как и сульфидная.

Соединения железа (FeO, Fe₂O₃, Fе_зO₄, xFeO·ySiO₂и др.) при дистилляции восстанавливаются до FeO или металлического железа:

Fe₂O₃ + CO ? 2FeO + CO₂; (2.14)

FeO + CO ? Fe + СO₂. (2.15)

Металлическое железо-сильный восстановитель. Оно может восстанавливать цинк из различных соединений (оксида, ферритов, силиката, сульфида) и способствовать повышению извлечения цинка:

ZnO + Fe ? Zn + FeO; (2.16)

ZnO·Fe₂O₃ + 2Fe ? Zn + 4FeO; (2.17)

ZnO·SiO₂ + Fe ? Zn + FeO·SiO₂; (2.18)

ZnS + Fe ? Zn + FeS. (2.19)

Оксид цинка восстанавливается металлическим железом в два раза быстрее, чем СО, поэтому смесь оксидов цинка и железа восстанавливается быстрее и при более низкой температуре, чем чистый ZnO. Однако присутствие значительного количества железа в шихте оказывает вредное влияние на дистилляцию.

Металлическое железо, взаимодействуя с углеродом, образует легкоплавкий чугун, а окисленные соединения железа, сплавляясь с кремнеземом, глиноземом и другими компонентами шихты, образуют легкоплавкий шлак. При наличии в шихте серы железо образует штейн. Все эти продукты разрушают стенки реторт.

Медь в агломерате находится в виде легковосстановимых оксидов, силикатов и ферритов меди. Восстановленная металлическая медь нелетуча и вся остается в раймовке, а при расплавлении шихты переходит в штейн.

Золото и серебро при дистилляции шихты без ее расплавления остаются в твердых остатках процесса - раймовке. При расплавлении шихты золото и серебро переходят в свинец и штейн.

Пустая порода в шихте представлена соединениями кальция и бария, а также кременеземом и глиноземом. Все компоненты пустой породы оказывают отрицательное влияние на процесс или вследствие образования легкоплавких шлаков, склеивающих шихту и разрушающих реторты, или за счет образования с оксидом цинка трудновосстановимых соединений (например, цинковая шпинель ZnO·Al₂O₃), что снижает извлечение цинка при дистилляции.

В реторту загружают шихту (до 100 кг), испарившийся при 1200-1250 °С цинк охлаждается и скапливается в конденсаторе, пусьера собирается в алонже.

Выход раймовки (остатка от дистилляции) зависит от состава концентрата и составляет до 60 % от массы перерабатываемой шихты. Оборотными материалами при дистилляции цинка являются: часть раймовки, расположенная около устья реторты, дроссы, пусьера (если в ней мало кадмия), конденсаторный бой.

Прямой выход годного цинка составляет около 75 %. Общее извлечение цинка при дистилляции (с учетом возврата в шихту всех оборотных промпродуктов) в лучшем случае не превышает 89-92 %.

Примерное распределение цинка между продуктами дистилляции следующее, %: черновой цинк 85-86; раймовка 5-7; пусьера 3-5; глина-замазка 3,2; конденсаторный бой 1,1; потери с газами 1,1; ретортный бой 0,7. Расход угля на восстановление шихты и обогрев реторт составляет обычно ~3 т на 1 т получаемого цинка. Поэтому цинковые дистилляционные заводы располагают в районах добычи угля, а не рядом с производством концентратов.

Дистилляция в горизонтальных ретортах-периодический процесс с суточной цикличностью. Все обслуживание печи ведется вручную. Срок работы печей без капитального ремонта составляет 3-5 лет. На лучших предприятиях расходуют на каждую тонну цинка 2-2,5 реторты и 6-10 конденсаторов. [4]

Основные недостатки дистилляции цинка в печах, оборудованных горизонтальными ретортами:

а) периодичность процесса;

б) низкое прямое извлечение цинка;

в) невысокая чистота цинка;

г) значительный расход топлива;

д) недостаточное использование тепла;

е) невозможность использования ретортных газов;

ж) большой расход керамики, приводящей к тому, что объем керамического производства одинаков или больше цинкового;

з) трудности механизации операции и большая потребность в рабочей силе, преимущественно высококвалифицированной;

и) вредные условия труда.

В последние годы дистилляция в горизонтальных ретортах была несколько усовершенствована: сконструированы машины для загрузки шихты и выгрузки раймовки, созданы общие большие конденсаторы. Но при этом коренные недостатки процесса устранить не удалось.

Дистилляция цинка в вертикальных ретортах. Вертикальная реторта по конструкции представляет собой шахту, сложенную из карборундового фасонного кирпича на карборундовом цементе. Горизонтальное сечение реторты - прямоугольник шириной 300-330 мм и длиной 1,5-2,0 м. Высота реторты достигает 10-12 м, толщина карборундовых стенок колеблется от 40 до 250 мм.

Длинные стороны реторты сопряжены с двумя камерами сгорания. В качестве горючего используют смесь природного или генераторного газа с газом, выходящим из конденсатора с высоким содержанием СО. В топочных камерах поддерживают температуру 1300-1350 °С. Толщина внутреннего сечения реторты (около 300 мм) ограничена теплопроводностью шихты. При большей толщине шихта не прогревается. Максимальная температура внутри реторты составляет 1275-1300 °С.

Шихту подают в реторту через каждые 1 - 1,5 ч с помощью загрузочного устройства, не пропускающего атмосферный воздух в реторту. В верхней неотапливаемой части реторты высотой около 4 м происходит теплообмен между загружаемой шихтой и газами от дистилляции, которые таким образом, частично охлаждаются до поступления в конденсатор, будучи защищены от окисления паров цинка избыточным углеродом, содержащимся в шихте.

Извлечение цинка в черновой металл составляет 92 - 93 %, в пусьеру 2-3 %, в раймовку 4-5 %. Получаемый металл содержит 99,8 % Zn, 0,15 % Рb и 0,04 % Cd.

Электротермическая дистилляция цинка. Электротермическая дистилляция цинка основана на использовании электроэнергии для нагрева шихты. Известны два способа электротермической дистилляции цинка: в шахтных электропечах с твердой шихтой и в руднотермических печах с расплавлением шихты и попутным получением шлака и чугуна.

Сульфидные цинковые концентраты обжигают в многоподовых печах и печах КС с последующим спеканием огарка на агломерационных машинах.

Дистилляции в шахтной электропечи (рис. 65) подвергают шихту, состоящую из равных объемов агломерата и кокса. Шихту предварительно подогревают до 750-800 °С в футерованной барабанной вращающейся печи. Горячую шихту загружают в шахтную электропечь через вращающееся устройство, с помощью которого более крупные частицы кокса и агломерата располагаются ближе к центру печи. При таком способе загрузки максимальная температура развивается в центре печи и здесь же концентрируется газовый поток. В центре печи температура достигает 1300-1400 °С, а у стен не превышает 900-950 °С.

В момент загрузки кокс крупнее агломерата. По мере прохождения через печь куски кокса за счет выгорания уменьшаются.

Для предотвращения спекания шихта в печи должна находиться в непрерывном движении. По мере отгонки цинка уменьшается содержание тугоплавких соединений, температура плавления шихты понижается и возможность ее спекания в нижней части печи возрастает.

Подвергаемая плавке шихта должна содержать не более 1 % S. Поэтому сульфидные материалы перед плавкой обжигают и агломерируют. Перемешанную шихту предварительно прокаливают в трубчатой печи при 850 - 900 °С. Печь отапливают СО, образующимся при электроплавке. [4]

Достоинства процесса:

1) возможность переработки низкосортных концентратов;

2) более простой способ подготовки шихты;

3) возможность использования более дешевых огнеупоров;

4) более комплексное использование ценных компонентов исходного сырья.

К основным недостаткам процесса следует отнести:

1) большой расход электроэнергии;

2) концентрирование меди, золота, серебра и некоторых других цветных металлов в трудно перерабатываемом чугуне;

3) получение некондиционного медистого чугуна;

4) необходимость рафинирования получаемого цинка.

Электротермические способы дистилляции цинка в определенной степени перспективны для дальнейшего применения благодаря возможности переработки низкосортного сырья, содержащего много железа, кремнезема и других примесей, с хорошими показателями по извлечению и комплексности использования полиметаллического сырья.

Дистилляция цинка в шахтных печах. Около трети производимого пирометаллургическим способом цинка приходится на дистилляционную плавку в шахтных печах («Империал Смелтинг-процесс»), впервые внедренную в 1950 г. в Англии. Особенность процесса - совместная переработка цинковых и свинцовых концентратов или свинцово-цинкового коллективного концентрата с отношением Zn: Pb = 2: 1.

Широкое распространение способ получил благодаря следующим достоинствам:

1) большой производительности агрегата по цинку (до 200 т/сут) и по свинцу (до 100 т/сут);

2) возможности переработки коллективных концентратов;

3) высокому извлечению цинка и свинца;

4) высокой производительности труда.

Процесс предусматривает агломерирующий обжиг концентратов, как правило, с дутьем (в смеси с оборотными дроссами, пусьерой и некоторым количеством известняка и кварца), для удаления серы и спекания материала в прочный и пористый агломерат. Такой агломерат содержит 25-45 % Zn, 15-25 % Рb и около 20 % пустой породы. Для обеспечения лучшей газопроницаемости шихты агломерат применяют преимущественно в виде кусков размером 60-90 мм. Загружаемая в печь шихта состоит из агломерата и кокса. Кокс предварительно подогревают до 800 °С, агломерат грузят холодным. Агломерат и кокс реагируют с горячим дутьем (600-800 °С) поступающим в печь через фурмы, в результате чего образуются свинец и шлак, которые собираются в горне печи, откуда их периодически выпускают в отстойник для разделения по плотности.

Плавку ведут на шлак состава, %: 32 СаО, 25 SiO, 20 FeO и 11 Аl₂О₃, имеющий температуру плавления 1250 °С. Шлак содержит 3-4 % Zn и 0,5-0,8 % Рb. Его гранулируют и отправляют в отвал.

Состав черного цинка, %: 98,5-98,8 Zn; 1,1 -1,3 Рb; 0,03-0,15 Cd; 0,01-0,05 Сu; 0,005-0,015 Sn; 0,015-0,028 Fe; 0,001-0,008 Ag; 0,01-0,04 As. В черновой свинец переходит около 89 % Рb, в цинк - около 5,5 % Рb. Состав черного свинца, %: 98,5-99 Рb; 0,02 - 0,05 Zn; 0,2-0,6 Сu; 0,001-0,03 Sn; 0,01-0,04 As; 0,15 - 0,50 Sb; 0,01-0,03 Bi; 430-460 г./т Ag.

Шахтные печи для плавки свинцово-цинкового агломерата (рис. 67) строят прямоугольной формы, кессонированными. Верхняя часть шахты печи выложена из шамотного кирпича и заключена в стальной кожух.

Двухрядное расположение фурм позволяет при сравнительно небольшом давлении дутья обеспечить равномерно его распределение по всему сечению печи, так как через фурмы нижнего ряда воздух подается в центральную часть печи, а через фурмы верхнего ряда - в периферические части печи. Такая равномерность очень важна в «Империал Смелтинг-процессе», так как снижает вынос пыли и обеспечивает полное взаимодействие между газами и шихтой.

Колошник печей закрытый. Шихту загружают периодически через два двойных колокольных затвора, расположенные по продольной оси печи и управляемые пневматическим механизмом. [4]

При дистилляции цинка в шахтных печах не предъявляют жестких требований к качеству перерабатываемого сырья. На большинстве заводов сумма цинка и свинца в шихте составляет около 60 %, но на некоторых заводах успешно перерабатывают сравнительно бедное сырье (сумма цинка и свинца 45 %). Современные заводы работают при Pb: Zn = 0,3ч0,85. Известна практика переработки комплексного медно-свинцово-цинкового сырья с содержанием меди до 6,5 %.

Переработка этим способом чисто цинковых концентратов представляет известную трудность, так как получение при этом достаточно прочного и крупного агломерата - задача весьма сложная. Присутствие в шихте свинца облегчает задачу получения прочного агломерата, а возможность попутного его извлечения при дистилляции цинка позволяет успешно применять этот процесс к свинцово-цинковой шихте.

К недостаткам процесса следует отнести низкое качество получаемого цинка, большой расход кокса, жесткие требования к качеству кокса и агломерата.

Переработка продуктов дистилляции. Конденсаторную пыль и пусьеру перерабатывают в короткой вращающейся закрытой барабанной печи, в которой мелкие гранулы металлического цинка, покрытые тонкой пленкой оксида, при взаимном трении освобождаются от оксидных пленок и сплавляются.

Получают металлический цинк (98 % Zn) и остаток (70 % Zn). Цинк распределяется по продуктам следующим образом: 70 % в металл; 30 % в остаток. Извлечение цинка достигает 75 %, кадмия 70 %.

Процесс периодичен и требует ручного обслуживания, однако позволяет быстро регенерировать большое количество дроссов и пусьеры.

Раймовка дистилляционных печей обычно содержит 10-12 % Zn, 0,5-1,5 % Рb, до 0,05 % Cd, 2-3 % Сu, до 2-3 г./т Аu и до 200 г./т Ag. В нее переходит 10-12 % цинка из шихты. Перерабатывают раймовку обычно в трубчатых вельц-печах при температуре в нижней головке 1050-1150 °С и в верхней 600-700 °С. Цинк возгоняется из раймовки и улавливается из печных газов в рукавных фильтрах.

Полученные оксиды, в которые извлекается 90 % Zn, направляют в шихту дистилляции. Остаток вельцевания (клинкер) составляет 60-70 % от массы раймовки, в нем содержится 0,8-2,0 % Zn, 0,08-0,1 % Pb, около 0,01 % Cd и более 2-3 % Сu. Его перерабатывают как медьсодержащий продукт. Подробнее процесс вельцевания описан в гл. 12.

Для переработки раймовки и раймовочных брикетов можно применять также восстановительную шахтную плавку с получением металлического свинца и медно-свинцового штейна. Поэтому иногда раймовку направляют на свинцовоплавильный завод и присоединяют к шихте, поступающей на агломерацию[4]

Рафинирование чернового цинка.

Грубое рафинирование. Цинк, полученный дистилляцией, называют черновым (или сырым), так как общее содержание примесей в нем достигает 3-4 %. В дистилляционном цинке независимо от способа его получения может быть до 3 % Pb, до 0,3 % Fe, до 0,5 % Cd, а также медь, мышьяк, сурьма и другие примеси.

Черновой цинк идет в основном на оцинкование железа. Большую часть дистилляционного цинка подвергают рафинированию. Применяют разные способы рафинирования: рафинирование ликвацией, дистилляцией, химическое и рафинирование ректификацией.

Ликвационное рафинирование основано на изменении растворимости металлов-примесей в расплавленном цинке при охлаждении расплава с последующим выделением металлов-примесей в отдельную металлическую фазу и разделением фаз по плотности.

Ликвацией рафинируют цинк от свинца и железа. Свинец ограниченно растворим в цинке. С понижением температуры до затвердевания эвтектики (417,8 ^СС) происходит уменьшение взаимной растворимости цинка и свинца. На практике ликвацию проводят при 430 - 440 °С. Этой температуре соответствует содержание свинца в цинке около 1 %.

Железо с цинком образует ряд химических соединений (FeZn₃ и FeZn₇) и твердых растворов, которые при охлаждении кристаллизуются, образуя пропитанную цинком губчатую массу железистого цинка (так называемого гартцинка - твердого цинка).

В жидкой ванне при ликвации обычно образуется три слоя: жидкий сплав свинца с цинком, содержащий 5-6 % Zn (нижний); слой твердого железистого цинка (средний); жидкий рафинированный цинк (верхний). Кроме того, на поверхность жидкого цинка всплывают оксиды цинка - дроссы.

Ликвацию проводят в отражательных печах с восстановительной атмосферой, чтобы не окислить цинк. Расход топлива составляет около 10 % от массы чернового цинка.

В печи расплавляют чушки чернового цинка, ванну выдерживают при 430-450 °С в течение 24-36 ч, освобождают поверхность ванны от дроссов, выпускают из печи часть цинка (примерно треть) и догружают ванну черновым цинком. Полученный после рафинирования ликвацией цинк содержит 0,8-1,2 %; Pb и 0,03 - 0,04 % Fe. По мере накопления железистый цинк удаляют из печи шумовкой, а свинец с донной части ванны вычерпывают через трубу, вставляемую через свод в ванну печи.

В процессе ликвационной плавки 90 % цинка переходит в частично рафинированный металл, 1,5 %-в цинковистый свинец, 5 % - в железистый цинк, 2 % в дроссы, 1,5 - угар. Цинковистый свинец (5-6 % Zn) направляют на свинцовые заводы, на которых его обычно загружают в рафинировочные котлы на стадии обессеребрения свинца. Дроссы, удаляемые с поверхности ванны, возвращают в шихту дистилляционных печей. Железистый цинк (4-5 % Fe и 94 % Zn) также возвращают на дистилляцию.

Возможна частичная очистка цинка от меди, железа и свинца путем проведения двухстадийной конденсации. Температура в конденсаторе первой стадии составляет около 800 °С, второй стадии - около 540 °С. В первом конденсаторе получают цинк, загрязненный примесями свинца, железа и других высококипящих металлов, во втором конденсаторе - цинк, обогащенный кадмием.

Для более полного удаления свинца и некоторых других примесей может быть применена повторная дистилляция цинка или так называемая редистилляция.

Рафинирование ректификацией. С целью получения чистого цинка высоких марок применяют последовательно ликвацию и ректификацию. Ректификация позволяет получить цинк чистотой 99,996 %, а также свинец и кадмий в отдельных продуктах. Этот передел сравнительно дорогой и применяют его не часто.

Ректификацией называют непрерывный противоточный процесс разделения двух компонентов, в котором операции дистилляции и конденсации фаз многократно повторяются.

Процессы однократной дистилляции дают хорошие результаты в том случае, если величина разности парциальных давлений паров обоих металлов большая. Однократной дистилляцией можно достаточно хорошо отделить свинцовую фазу от цинка, но цинковая фаза при этом от свинца очищается плохо. Отделить цинк от кадмия еще труднее, так как величина разности их парциальных давлений небольшая.

Ректификация позволяет разделить компоненты с близкими температурами кипения и получить чистые металлы. Температура кипения компонентов чернового (сырого) цинка следующая, °С: 906 - Zn;

767 - Cd; 1745 - Pb; 2543 - Cu; 2870 - Fe. Ректификацией легко отделить цинк от меди и железа, но разделить цинк, кадмий и свинец - значительно труднее.

Ректификацию осуществляют в колоннах, которые собирают из 40-50 тарелок. Каждая тарелка представляет собой плоский сосуд с отверстием в дне, что позволяет парам металлов при нагревании подниматься вверх по колонне, а жидкой фазе переливаться вниз, попадая на нижележащую тарелку.

В верхней, более холодной части колонны пар частично конденсируется, образуя жидкий конденсат, называемый флегмой. Флегма стекает вниз по ректификационным тарелкам, соприкасаясь с поднимающимися вверх парами. Температура жидкости всегда ниже температуры пара, а составы фаз не находятся в равновесии (жидкость относительно богаче низкокипящим компонентом). При каждом соприкосновении с жидкостью пары претерпевают частичную конденсацию, а за счет выделившейся теплоты испаряется соответствующее количество жидкости. В результате этого пары непрерывно обогащаются низкокипящим, а жидкость - высококипящим компонентом.

Ректификацию цинка проводят в две стадии. В первой стадии цинк и кадмий отделяют от остальных примесей. При этом получают нелетучие примеси в кубовом остатке, а цинккадмиевый сплав - в дистилляте. Во второй стадии разделяют цинк и кадмий. Первую стадию осуществляют в колонне, получившей название «свинцовой», вторую - в «кадмиевой».

Извлечение цинка в рафинированный металл составляет 93-95 %, в том числе в цинк высшей марки переходит 71 % Zn, в ликвационный 24 %. В дроссы переходит 2,3 % Zn, в цинковистый свинец 1,0 %, в цинккадмиевый сплав 0,8 %, в гартцинк 0,2 %. Потери составляют 0,7 %. [4]

2.2 Гидрометаллургическая схема получения цинка

В производстве цинка используют гидрометаллургический метод переработки цинковых концентратов по технологической схеме представленной на рис 2.1

В основе гидрометаллургического метода заложено выщелачивание оксида цинка разбавленной серной кислотой из предварительно обожженнго концентрата:

ZnO + H₂SO₄= ZnSO₄ + H₂O

После этого цинк из раствора выделяют путем электролитического восстановления на катоде. На аноде в это время регенирируется серная кислота, что позволяет использовать отработанный электролит в качестве растворителя при выщелачивании огарка.

Так как в раствор при выщелачивании переходят многие сопуствующие элементы примеси (медь, кадмий, никель, кобальт и пр.), то перед электролизом расвор подвергают тщательной очистке. Чем чище раствор, тем более высокого качетва получают товарный цинк.

При электролизе происходит следующая реакция:

ZnSO₄+H₂O = Zn + H₂SO₄ + 0,5O₂

На гидрометаллургическую переработку поступают сульфидные цинковые концентраты, содержащие, %: 45 - 60Zn; 29-35S; 6-12Fe; 1,5-5,0А1₂О₃; 0,2-4,0Рb; 0,1 - 3,0Cu; 0,4-3,0SiO₂; 0,5 - 1,5СаО; 0,2-1,0 MgO; 0,25 - 0,80Cd; 0,01-0,4As; 0,01-0,3Sb, а также 20-160 г./т Ag и 0,5-10 г./т Au.

Сульфид цинка ZnS практически нерастворим в разбавленных кислотах. Выщелачивание его в концентрированной серной кислоте (60-65 % H₂SO₄) возможно при 150-170 °С, но сложно в аппаратурном оформлении и экономически нецелесообразно. Поэтому перед выщелачиванием цинковые сульфидные концентраты подвергают окислительному обжигу, продукты которого хорошо растворимы в разбавленных растворах серной кислоты при низких температурах. Обжиг позволяет применить к переработке цинковых концентратов гидрометаллургическую технологию, принципиальная схема которой приведена на рис. 72.

...

Страница:

курсовая работа "Производство цинка" скачать

Подобные документы

Производство серной кислоты
Расчет материального баланса печи кипящего слоя в процессе обжига колчедана, теплового баланса печи обжига колчедана. Вычисление концентраций в обжиговом газе перед контактным аппаратом. Сравнительное описание катализаторов производства серной кислоты.

контрольная работа [94,4 K], добавлен 18.10.2012
Расчет процесса электролиза цинка из сульфатного раствора
Физические, химические свойства и применение цинка. Вещественный состав цинкосодержащих руд и концентратов. Способы переработки цинкового концентрата. Электроосаждение цинка: основные показатели процесса электролиза, его осуществление и обслуживание.

курсовая работа [2,9 M], добавлен 08.07.2012
Производство акрилонитрила
Области применения акрилонитрила для синтетических высокополимерных веществ, основные виды используемого сырья. Физико-химические основы процесса производства нитрила акриловой кислоты. Расчет материального и теплового баланса, параметров реактора.

курсовая работа [369,2 K], добавлен 02.01.2015
Расчет стоимости ректификационной установки
Сущность процесса разделения многокомпонентной смеси, включающей в себя пропан, n–бутан, n–пентан, n–гексан и составление материального баланса. Выбор аппаратов и расчет параметров и стоимости технологического оборудования ректификационной установки.

курсовая работа [2,3 M], добавлен 21.11.2009
Насадочная абсорбционная колонна
Сравнительная характеристика, выбор основного оборудования и конструкционного материала для процесса абсорбции. Физико-химическая характеристика аммиака, воздуха и воды. Расчет материального баланса аппарата, определение прочности и выбор точек контроля.

курсовая работа [2,4 M], добавлен 20.10.2011
Охладитель кипящего слоя
Техническая характеристика сушилки. Расчет охладителя кипящего слоя с воздушно-водяным охлаждением: критическая скорость, размер охладителя, расход воздуха в сечении камеры. Расчет толщины решетки и живого сечения. Площадь газораспределительной решетки.

курсовая работа [184,5 K], добавлен 17.04.2011
Расчет материального баланса
Последовательность расчета материального баланса реактора синтеза аммиака. Мольные потоки компонентов. Работа реакторов идеального вытеснения и полного смешения. Определение зависимости производительности реактора от давления и начальной концентрации.

контрольная работа [197,0 K], добавлен 06.10.2014
Производство серной кислоты
Описание промышленных способов получения серной кислоты. Термодинамический анализ процесса конденсации и окисления диоксида серы. Представление технологической схемы производства кислоты. Расчет материального и теплового баланса химических реакций.

реферат [125,1 K], добавлен 31.01.2011
Автоматизация отделения получения серной кислоты по методу мокрого катализа
Конструктивно-технологическая характеристика процесса получения серной кислоты. Функциональная схема автоматизации по контурам. Расчет автоматической системы регулирования. Выбор закона регулирования и расчет оптимальных параметров настройки регулятора.

курсовая работа [123,2 K], добавлен 22.07.2012
Расчет установки изомеризации
Схемы процессов изомеризации на катализаторах. Технологический расчет реакторного блока установки высокотемпературной изомеризации пентан-гексановой фракции. Расчет материального и теплового баланса, энтальпии водородсодержащего газа, параметров реактора.

курсовая работа [393,4 K], добавлен 23.01.2015
Производство аммиака
Исследование свойств аммиака как нитрида водорода, бесцветного газа с резким запахом и изучение физико-химических основ его синтеза. Определение активности катализатора синтеза аммиака, расчет материального и теплового баланса цикла синтеза аммиака.

курсовая работа [267,4 K], добавлен 27.07.2011
Производство сульфата алюминия из гидроксида алюминия и серной кислоты
Методы получения и характеристика основных свойств сульфата алюминия. Физико-химические характеристики основных стадий в технологической схеме процесса по производству сульфата алюминия. Расчет теплового и материального баланса производства алюминия.

курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.02.2014
Модернизация узла сжигания жидкой серы в печном отделении сернокислотного производства ОАО "Аммофос"
Модернизация котло-печного агрегата для сжигания жидкой серы в печном отделении сернокислотного производства ОАО "Аммофос" и ее технико-экономическое обоснование. Расчет материального и теплового баланса агрегата. Выбор технологического оборудования.

дипломная работа [2,9 M], добавлен 14.11.2012
Оптимизация процесса приготовления катализатора гидрохлорирования ацетилена
Расчет полезного объема реактора и определение направлений оптимизации технологического процесса по приготовлению катализатора гидрохлорирования ацетилена. Составление материального и теплового баланса процесса и его технико-экономическое обоснование.

дипломная работа [1,3 M], добавлен 05.12.2013
Реконструкция действующего оборудования установки сернокислотной гидратации пропилена на ЗАО "Завод синтетического спирта"
Описание процесса производства изопропилового спирта методом сернокислой гидратации пропилена. Характеристика сырья и готовой продукции. Расчет холодильника, материального и теплового баланса колонны. Технико-экономические показатели работы установки.

дипломная работа [202,5 K], добавлен 27.11.2014
Материальные и тепловые расчеты
Определение теоретических расходных коэффициентов железных руд, используемых при выплавке чугуна, при условии, что в рудах отсутствует пустая порода и примеси. Получение сульфата алюминия. Составление материального, теплового баланса контактного аппарата.

контрольная работа [75,6 K], добавлен 16.01.2012
Цинк и его соединения
Содержание цинка в земной коре. Месторождения полиметаллических цинковых руд. Пирометаллургический и гидрометаллургический способы получения цинка и его применение. Физические и химические свойства, взаимодействие с простыми и сложными веществами.

презентация [672,3 K], добавлен 16.02.2013
Сернистые красители
Получение красителя сернистого ряда на примере красителя Сернистого ярко-зеленого Ж. Разработка схемы по его производству методом окисления п-аминофенола и N-фенил-1-нафтиамино-сульфокислоты. Расчет материального и теплового баланса. Отходы производства.

курсовая работа [135,8 K], добавлен 13.01.2012
Расчет основных параметров горения и взрыва
Вид горения и его основные параметры. Химическое превращение горючего и окислителя в продукты горения. Уравнения материального и теплового баланса реакции горения. Влияние коэффициента избытка воздуха на состав продуктов горения и температуру горения.

контрольная работа [46,0 K], добавлен 17.01.2013
Метановый процесс
Рассмотрение современных технологий восстановления элементарной серы из газов, содержащих сернистый ангидрид. Выбор технологической схемы и режимов работы. Порядок расчета материального и теплового балансов, а также габаритов используемого оборудования.

презентация [1,1 M], добавлен 03.12.2013

Другие документы, подобные "Производство цинка"

весь список подобных работ

скачать работу можно здесь

сколько стоит заказать работу?

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.