Введение I. Теоретические сведения

Вельц-печь — это агрегат непрерывного действия с рабочим пространством в виде цилиндра. По энергетическому признаку они относятся к печам-теплообменникам с переменным подли­не режимом тепловой работы. На участке, где происходит горе­ние топлива и температура продуктов сгорания превышает 1500 °С, осуществляется радиационный режим работы печи.


По мере продвижения продуктов сгорания топлива по длине печи они охлаждаются до нескольких сотен градусов, и режим тепло­вой работы печи становится смешанным конвективным и ради­ационным.
Шихта, загружаемая из бункеров с помощью питателей, по­ступает в загрузочную течку печи и медленно движется навстре­чу газам, образующимся в результате сгорания топлива и хими­ческих реакций компонентов шихты с воздушным дутьем, пода­ваемым через разгрузочный конец печи.
Из барабана перерабатываемая шихта в виде так называемо­го клинкера или шлака поступает в специальный холодильник (грануляционный желоб, барабанный куллер, ленточный куллер, шлаковая яма).
Для удобства ухода за печью разгрузочная голо­вка делается откатывающейся. Нижняя торцовая часть имеет ряд отверстий: для наблюдения за ходом процесса, для регулирова­ния размера «конуса» для подачи воздуха и периодической работы форсунки. Оксиды, уносимые газовым потоком, выходя через верхний торец печи, попадают в камеру, где происходит выпадение грубой пыли, частично состо­ящей из механически увлеченных крупинок шихты. Эту пыль направляют в оборот.





1.4. Процесс выщелачивания цинкового огарка
Основная цель выщелачивание цинкового огарка растворить как можно больше соединений цинка и получить чистый раствор для электролиза. Растворение проводят серной кислотой.
При выборе серной кислоты учитывают
1) оксид цинка – хорошая растворимость ZnO ;
2) легкость будущего электролитического восстановления ;
3) наличие серной кислоты на цинковых заводах:
Оксид цинка хорошо растворяется в слабом растворе серной кислоты, а сульфат цинка – в воде:
ZnO + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O
Сульфид цинка можно растворить в нагретой крепкой серной кислоты:
ZnS + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂
Это высвобождает токсичный сероводород.
При горении образуется ряд силикатов цинка, (n ZnO * m SiO₂), феррита (x ZnO * u Fe₂O₃) и алюминатов (ZnO * Al₂O₃). Эти соединения трудно растворяются в растворе серной кислоты. Их растворимость увеличивается с температурой и концентрацией серной кислоты. Например, для концентрирования серной кислоты из феррита в цинк требуется концентрация 200 - 300 г/л и температура 80 - 90⁰ C.
Помимо цинка, взяди составе выходят железо, медь, кадмий, свинец, серебро, золото, никель, кобальт, марганец, барий, кальций, алюминий и другие металлы.
Кадмий близок к цинку тем,что хорошо растворяется в серной кислоте CdO:
CdO + H₂SO₄ = CdSO₄ + H₂O
85 - 90 % кадмия переходит из огарка в раствор. Встречается а железной руде в основном в виде ферритов цинка и меди. Многие оксиды железа представлены Fe₂O₃, и Fe₃O₄. Fe₂O₃ хорошо растворим в сульфатном растворе, Fe₃O₄ частично. Fe₂ (SO₄)₃ содержится в циклонной пыли печи. Трехвалентный сульфат железа образуется в растворе.
Fe₂O₃ + 3N₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O
В растворе Fe₂(SO₄) ₃ превращается в сульфат двухвалентного железа FeSO₄ с соединениями меди, SO₂ и сульфидами металлов. Этот процесс позволяет цинку переходит из огарок в раствор посредством следующей реакции:
ZnS + Fe₂(SO₄) ₃ = ZnSO₄ + 2FeSO₄ + S
В растворе из огарка переходит всего 3 - 4 % железа, его содержание составляет 1 -2 г/л. Такие количества помогают при гидролитической очистке от будущего мышьяка, сурьмы, германия и других веществ.
Медь встречается в виде оксидов (CuO, Cu₂O), феррита (n CuO * m Fe₂O₃), силиката (x Cu₂O * y SiO₂). Легче всего CuO растворяется и образует CuSO_4. Феррит меди, как феррит цинка, трудно растворяется. При выщелачивание около половины меди плавится, а половина остается в кеке. Окисленные соедениния сурьмы (III) и мышьяка (III) селективно растворяются в виде As₂ (SO₄)₃ и Sb (SO₄)₃. Оксиды сурьмы (V)и мышьяка (V) являются труднорастворимыми соединениями.
Никель, кобальт и марганец растворимы и образуют сульфаты Ni₄, SbSO₄ и MnSO₄.
При выщелачивание свинец почти польностью переходит в кек по следующей реакции:
PbSiO₃ + H₂SO₄ = PbSO₄ + H₂SiO₃
Растворение силикатов свинца, меди и цинка приводит к загрязнению раствора соедениниями кремния. Этот процесс затрудняет осаждение и филтьрацию при выщелачиванию. Серебро встерачается в виде Ag₂S и Ag₂SO_4. Сульфат серебра хорошо растворяется и осаждается в виде малорастворимого соединения AgCl с присуствующими в растворе ионами хлора. Сульфид серебра не растворяется и остается в кеке. Золото остается польностью твердым. Оксиды кальция и бария образуют растворы, труднорастворимыпе в растворах серной кислоты.
Кислотность процесса :
MeO + H₂SO₄ = MeSO₄ + H₂O
Свинец, кальций и барий связывают серную кислоту в нерастворимые сульфаты. С учетом этого необходимо несколько увеличить количество сернокислого серы в процессе горения. Соединения хлора, фтора, натрия и магния хорошо растворимы и накапливаются в растворе. Редкие металлы – таллий, галлий, индий, и германий- чатично растворяются.