回转窑作业指导书.doc

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沾益县通途工贸公司

廻转窑挥发法生产氧化锌

技术操作规程

批准：

晏崇云

审核：

吴金星

编写：

缪维纲

2007年9月1９日

一、引言

1.1锌的性质和用途

铅是兰灰色金属，硬度1.5，比重11.34，熔点327℃，沸点1525℃；能与锌、锡、锑、砷等金属组成合金。

铅的展性良好，延性甚微；在干燥空气中，铅不发生化学变化；在潮湿空气中，易形成氧化铅薄膜覆盖其表面；常温下，铅几乎不溶于稀盐酸和硫酸，但溶于硝酸，铅对碱、氨、氰酸及有机盐具有较好的防腐蚀能力。

　　锌是兰白色金属，硬度2.0，熔点419℃，沸点906℃，加热至100-150℃时，具有良好压延性，压延后比重为7.19，锌能与铅、锡、锑、镍、铜等金属组成合金。

在常温下的干燥空气中，锌不起变化；在潮湿空气中，其表面生成致密的碱性碳酸锌薄膜，可保护锌金属内部和镀锌金属表面不再氧化受腐蚀。

　　由于铅、锌具有上述特性，因此被广泛用于电气工业、机械工业、军事工业、冶金工业、化学工业以及轻工业和医药工业等部门，铅金属还在核工业和石油工业等部门有所应用。

镉的性质镉是一种银白带蓝色光泽的金属。

密度为8.64克/厘米3，熔点320.9℃。

镉比锌更容易挥发，其沸点为767℃，镉的分子量为112.4。

　1.2锌精矿质量标准（表3）

锌精矿质量标准（YB114—81）　　　　　表3

品级锌不小于（%）

一二三四五六七八九595755535048454340

杂　质　不　大　于　（%）

CuPbFeAsSiO2F

0.81.060.23.00.2

0.81.060.23.50.2

0.81.060.24.00.2

0.81.070.34.50.2

1.01.580.45.00.2

1.01.5130.55.50.2

1.52.014协议6.00.2

1.52.515协议6.50.2

2.03.016协议7.00.2

1.3锌精矿的杂质

　　铜：

在精矿中常呈铜的硫化物状态存在，焙烧时，主要形成不同形式的氧化亚铜，残余的硫化铜易形成冰铜，降低炉料的熔点。

湿法炼锌时，溶液中的Cu++腐蚀管道、阀门，在竖罐蒸馏时，往往有少量进入粗锌，影响商品锌质量。

因此要求锌精矿含Cu不大于2%。

　　铅：

锌精矿中含硫化铅较高时，形成易熔的铅硫，铅硫首先促使结块甚至使焙烧料熔化，阻止硫的脱除。

氧化铅易与许多金属氧化物形成低熔点共晶，在800℃时开始熔化，引起炉料在沸腾炉和烟道中结块。

湿法炼铅中，焙砂浸出时，转化为硫酸铅，消耗硫酸。

火法炼锌中，铅的氧化物在蒸馏罐中还原所得的铅，部分气化，冷凝成为锌锭中的杂质，影响商品锌质量，焙烧矿中硫酸铅在蒸馏罐中被还原为硫化铅，与其它金属硫化物可形成冰铜，造成罐壁的腐蚀。

因此要求锌精矿中含铅不大于3%。

　　铁：

铁在锌精矿中呈铁闪锌矿存在时，焙烧时形成铁酸锌。

在湿法炼锌过程中，铁酸锌用稀酸浸出不溶解，影响锌的浸出率，增加浸出渣的处理费。

精矿中游离的FeS焙烧时转化为Fe2O3，硫酸浸出时呈FeSO4进入溶液，在氧化中和时，生成絮状Fe（OH）3，影响浓密机澄清速度。

在火法竖罐蒸馏时，焙烧矿中的Fe2O3还原成FeO与金属铁，其中金属铁在竖罐中形成积铁，影响竖罐温度升高，使锌蒸发不充分，致使渣中含锌高；矿石中存在SiO2时，易与FeO形成硅酸盐侵蚀罐壁；当粗锌进入蒸馏塔时，粗锌含铁量直接影响塔的寿命。

因此希望锌精矿含铁一般不大于16%，湿法炼锌不大于10%。

　　砷：

精矿中含砷，在沸腾焙烧时，砷进入烟气，造成制硫酸时V2O5触煤中毒。

焙烧矿中的砷绝大部分在浸出时被除掉，但溶液含As高，则消耗FeSO4量大（铁量为砷量20倍），铁多渣多，带走的锌也多。

As能在阴极上放电析出，产生烧板现象（阴极反熔）。

因此要求精矿混合料中As不大于0.5%。

　　二氧化硅：

精矿中往往含有游离的SiO2和各种结合状态硅酸盐，在高温下与氧化锌形成硅酸锌。

湿法浸出时，硅酸以胶体状进入溶液中，使产品浓缩，过滤工序极为困难。

在蒸馏过程的高温条件下，SiO2与CaO、FeO等形成硅酸盐，腐蚀罐壁有碍蒸馏。

要求精矿中SiO2不大于7%。

　　氟：

在沸腾焙烧烟气中的氟，易使制酸系统瓷砖腐蚀，损坏设备。

电解液中含氟高时，阴极锌不易剥离。

要求锌精矿中F不大于0.2%。

1.4氧化锌粉的性质和用途

分子式：

ZnO分子量：

81.37

CAS号：

密度：

5.606（20℃）

熔点：

1975℃折射率：

2.008;2.029

性状：

白色六角晶体或粉末

溶解情况：

溶于酸、氢氧化钠和氯化铵溶液。

不溶于水或乙醇。

用途：

可用作油漆颜料和橡胶填充料。

医药上用于制软膏、锌糊、橡皮膏等，治疗皮肤伤口，起止血收敛作用。

也用作营养补充剂（锌强化剂），食品及饲料添加剂。

制备或来源：

（1）由锌块加热生成锌蒸汽与氧直接化合而成

（2）灼烧碳酸锌而得。

（3）由氢氧化锌煅烧分解制得。

（4）由粗氧化锌冶炼成锌，再经高温空气氧化制的。

备注：

是一种两性氧化物。

高温时呈黄色，冷后恢复白色。

加热至1800℃升华。

二、基本原理

回转窑内系处理铅锌熔炼炉渣，低品位铅锌氧化矿，含锌高的钢铁厂烟气和湿法炼锌的浸出渣，均可用焦碳（无烟煤）作还原剂，在1100—1250℃的高温下，将其中的铅锌铟锗等有价金属。

被CO还原进入烟气，然后再被氧化物并与烟气一同离开挥发窑，进入收尘系统，经冷却、降温被集于收尘系统中得到氧化锌粉，尽量回转窑法生产存在生产能力小、还原剂消耗量大，窑衬寿不长等缺点，但由于设备简单、建设费用低和动力消耗少等优点，此方法仍用语中小型厂。

主要化学方程式：

在料层内：

C+O2=CO2CO2+C=2CO

ZnS+Fe=Zn↑+FeS

ZnO+CO=Zn↑+CO2ZnO++C=2Zn↑+CO2

ZnOFe2O3+CO1050℃ZnO+2FeO+CO2

ZnSO4+900℃ZnO+SO2+CO2

ZnSiO2+CO=Zn+SiO2+CO2ZnSiO2+CaO+CO=Zn+CaOSiO2+CO2

在料层上空

Zn+1/2O2=ZnOCO+1/2O2=CO2

三、原料、燃料经济技术指标

3.1锌渣及氧化矿成分

ZnPbGeFeSiO2CaOMgAl2O3S

13-202-4.50-1309-164-128-162-31-38-10

3.2物理要求

水分:

12—18%＜水分过高,窑温难于提高,物料易成球、易热带易结团，窑尾温度易下降，炉气量及炉气中的水分增加，影响收尘率及滤袋和窑的寿命，水分过低、大量渣尘随烟带走，影响锌粉质量。

粒度：

5—15mm

粒度太粗，虽然物料的透气性好，但其与还原剂接触面小，影响金属氧化物的还原速度，粒度太细、物料的透气性不良，也影响还原速度，同时部分粉尘易带入收尘系统，影响烟尘质量。

铅锌含量：

锌20%左右，铅低于6%

铅锌含量过高，铅锌挥发不完全，锌含量过高，易产生局部高温，铅含量则使炉料熔点降低，易于软化影响挥发。

燃料：

回转窑挥发浸出渣、氧化矿，一般采用焦粉（无烟煤）作燃料（兼作还原剂）正常情况下，窑温主要靠焦粉（无烟煤）锌蒸汽的燃烧来维持，只有当开窑升温时或窑内热量不是时，才使用重油（煤气或焦粉、木炭）等辅助燃烧。

焦粉：

成分：

（%）CVA

＞704-720-25

粒度要求：

＜5mm占30%5—10mm＞50%大于15mm≤20%

焦粉中的挥发物过高，不利于反应带的延长，焦粉的灰分不宜太高。

一般要求焦粉中含固定碳65—75%，挥发份4—7%，灰分20—25%。

焦粉的粒度对生产的影响很大，粒度太粗，料层会过早软化，渣含锌升高至2.5%；粒度太细，炉料的透气性不好，翻动不良，渣含锌升高至2.18%；合适的焦粉粒度组成为小于5mm的占30%以下，5—10mm的50%以上，大于15mm的点20%以下渣含锌1.5%以下。

四、技术条件

窑速：

60—120秒/转

鼓风风压：

2.94—200Kpa

鼓风风量：

900—1000m3/min

窑尾温度：

650—850℃

窑尾负压：

2—5mm/H2O

4.1窑身转速：

对于炉料在窑内停留时间，反应速度及反应的完全程度有很大的影响，转速太大，炉料在窑内停留时间短，虽然翻动良好，但反应不完全，渣含锌升高，转速太慢，炉料在窑内停留时间长，焦粉燃烧完全，但处理量，一般来说，对于44米的回转窑炉料在炉内停留时间为2—3小时左右，窑身转速控制在60—120s/r为宜，对于32米长的回转窑，炉料在炉内停留时间2—3小时，窑身转速控制在81—140s/r为宜，0.43—0.75r/min

4.2温度：

窑内温度愈高，铅锌氧化物的还原速度愈快，挥发愈完全，但温度过高，对窑衬的腐蚀加剧，缩短窑衬寿命。

且可能产生炉料熔化形成炉结，恶化操作过程，降低金属回收率，因此，应根据炉料的熔点及性质控制适宜的温度：

窑内温度沿窑长方向可分为四个段（带）即干燥带、预热带、反应带、冷却带。

其中反应带最长，温度最高，一般反应温度为1100—1200℃，窑尾烟气温度为650—850℃。

4.3窑内负压：

窑内负压一般控制为20—50Pa，负压过大，进入窑内空气增多，反应带后移，窑尾温度升高，进料溜子易损坏。

甚至有细颗粒进入烟道，影响氧化锌的质量；负压过小窑内空气量不足，反应带前移，窑渣含锌高，甚至窑头可能出现冒火现象。

4.4强制鼓风是改善炉况的主要因素之一，它可使窑温均匀，反应带延长，并能使炉料适当翻动，加速反应过程。

生产实践证明，强制鼓风可提高生产能力10—25%。

铅锌回收率提高4—5%及2—3%，还可延长窑的寿命，强制鼓风压力一般为0.3—2Mpa。

焦率

45—65

炉料温度℃

炉气温度℃

干燥带

600—700

650—750

预热带

700—1000

1000—1100

反应带

1100—1250

1200—1300

冷却带

800—1000

650—800

4.5配料焦化：

45—70%即100kg锌渣配45—70kg；焦粉：

焦粉的配入量随锌渣含水量的多少波动。

4.6离窑烟气量：

13500Nm3/h

4.7表面冷却技术条件：

4.7.1表面冷却器进口温度：

550℃

4.7.2表面冷却器出口温度：

150℃

4.7..3烟气量：

14500—15000Nm3/h

4.8布袋收尘技术条件

4.8.1布袋入口温度：

130—150℃

4.8.2布袋出口温度：

＞70℃

4.8.3布袋负压：