Полный анализ технологического процесса производства оксида цинка в вращающейся печи

Оксид цинка, казалось бы, обычный белый порошок, играет незаменимую роль в современной промышленности. От сульфидных активаторов резиновых изделий до эмульгаторов керамической глазури, от добавок к лекарственным средствам до антикоррозионных пигментов в красочной промышленности, применение оксида цинка проникает почти во все уголки промышленного производства. Среди многих методов производства, процесс плавки методом вращающейся печи с его зрелостью и надежностью, сильной адаптируемостью, большой пропускной способностью и другими преимуществами, долгое время доминировал. В этой статье будет подробно проанализирован полный технологический процесс производства оксида цинка в вращающейся печи, чтобы показать, как этот традиционный процесс продолжает омолаживаться в современной промышленности.

Подготовка и предварительная обработка сырья: краеугольный камень качества

Источники сырья для производства оксида цинка в вращающихся печах обширны, в основном включают вторичные ресурсы, такие как цинковая руда, цинковый шлак и цинковая сажа. Независимо от источника сырья, предварительная обработка является первым звеном в обеспечении бесперебойного выполнения последующих процессов.

После того, как сырье поступает в производственную линию, сначала после процесса дробления и измельчения, массивное сырье дробится до частиц диаметром менее 30 мм, а затем измельчается шаровой мельницей до мелкого порошка 80 - 120. Этот процесс не только увеличивает удельную площадь поверхности сырья, повышает эффективность реакции, но и создает условия для последующего равномерного смешивания. Измельченное сырье в соответствии с его составными характеристиками, в соответствии с научным соотношением с восстановителем (обычно антрацитом или коксом) и флюсом (известняк, кварцит и т. Д.) для точного смешивания. Соотношение является основной технологией предварительной обработки, которая напрямую влияет на полноту восстановительной реакции и производительность оксида цинка. Соотношение углерода и цинка обычно контролируется в пределах 0,6 - 0,8, обеспечивая достаточную восстановительную способность, избегая при этом потери ресурсов.

Смешивая равномерное сырье, затем подается в гранулятор, где шары диаметром 10 - 20 мм образуются путем добавления соответствующего количества связующего вещества (например, бентонита) и воды. Процесс грануляции не только уменьшает выброс пыли в печи, повышает эффективность теплопередачи, но и обеспечивает однородность времени пребывания материала в печи, закладывает основу для стабильного производства.

II. Теплоплавка в вращающихся печах: ядро процесса

Предварительно обработанные окатыши непрерывно и равномерно подаются в хвост вращающейся печи через транспортную систему, чтобы начать путешествие по высокотемпературной плавке. В качестве основного оборудования всего процесса вращающаяся печь представляет собой стальной цилиндр с небольшим наклоном (уклон 2 - 5%), покрытый огнеупорным материалом и медленно вращающийся со скоростью 0,5 - 1,5 об / мин.

Материал в печи претерпевает изменения в три этапа:

Сектор подогрева и сушки (зона хвоста печи, температура 300 - 800 °C): здесь окатыши удаляют физическую и кристаллическую воду, и часть карбоната начинает разлагаться.

Сегмент восстановительной летучести (центральная часть печи, температура 800 - 1100°C): это ключевая область образования оксида цинка. Под действием восстановителя соединения цинка вступают в сложные химические реакции:

Прямое восстановление оксида цинка: ZnO + C → Zn (газ) + CO

Разложение и восстановление карбоната цинка: ZnCOnenenebk → ZnO + COneneneek; ZnO + C → Zn (газ) + CO

Восстановление силиката цинка: Znnenenebk SiOneneneen + 2C → 2Zn (газ) + SiOneneneek + 2CO

Цинк восстанавливается в металлический цинковый пар, поступающий в газовую фазу, в то время как железо, свинец и другие примеси образуют расплавленное погружение в дно печи.

Окислительный сегмент (область головки печи, температура 1100 - 1300°C): высокотемпературный цинковый пар входит с дымовым газом в камеру сгорания головки печи и резко реагирует с воздухом, поступающим в нее, мгновенно окисляя, образуя порошок оксида цинка: 2Zn (газ) + Oneneneek → 2ZnO (твердое). Этот процесс окисления представляет собой тепловую реакцию, которая позволяет частично компенсировать тепловые потребности печи и повысить энергопотребление.

Эксплуатационные параметры вращающейся печи требуют тщательного контроля: температура печи напрямую влияет на скорость реакции и скорость рекуперации цинка и обычно контролируется на уровне 1250 - 1350°C; Поддержание микроотрицательного давления в печи (от - 20 до - 50Па) для предотвращения утечки дымовых газов; Время пребывания материала составляет около 2 - 4 часов, что обеспечивает адекватность реакции.

III. Обработка дымовых газов и сбор продуктов: охотники за ресурсами

После того, как высокотемпературный дымовой газ, содержащий пыль оксида цинка (около 1000 ° C), покидает вращающуюся печь, он сразу же попадает в котел с остаточным теплом, и температура резко падает ниже 350 ° C. Этот процесс не только восстанавливает большое количество явного тепла, производя пар для выработки электроэнергии или отопления, но, что более важно, предотвращает спекание и рост частиц оксида цинка из - за высокой температуры, что влияет на качество продукта.

После охлаждения дымовые газы попадают в многоступенчатую пылеуловительную систему, которая является ключевым звеном в сборе оксида цинка:

Циклонные пылеуловители используются в качестве первичных пылеуловителей для удаления крупных частиц диаметром более 10 мкм.

В качестве основного пылеуловителя мешковый пылеуловитель, его специальный высокотемпературный фильтр может захватывать более 99% субмикронных частиц оксида цинка. Пыльный слой, образующийся на поверхности фильтрующего мешка, на самом деле повышает эффективность фильтрации, но его необходимо регулярно продувать импульсным распылением, чтобы поддерживать устойчивость сопротивления системы.

Электрический пылеуловитель в качестве конечной гарантии для дальнейшей очистки дымовых газов, чтобы обеспечить соответствие выбросов стандартам.

Собранная пыль оксида цинка подается в товарный склад через пневматическую транспортную систему, смешивается и упаковывается в товарный оксид цинка. Современные усовершенствованные системы улавливания пыли позволяют достичь общего коэффициента рекуперации оксида цинка в 95 - 97%, что значительно повышает коэффициент использования ресурсов.

IV. Обработка шлака в печи и ресурсизация: мудрость цикла

После восстановления летучих остатков материала образуется шлак печи, который непрерывно выводится из головки печи. Эти шлаки все еще содержат небольшое количество ценных металлов (цинк, свинец, серебро и т.д.), которые требуют дальнейшей обработки. Как правило, использование водяной закалки резкого охлаждения для стеклования шлака, чтобы предотвратить растворение тяжелых металлов, а затем отправить в обогатительный цех для восстановления металлических компонентов, или в качестве сырья для строительных материалов (цементный легированный материал, дорожный материал) для комплексного использования, по - настоящему реализовать « съесть и выжать выжатие».

Очистка выхлопных газов и экологические выбросы: зеленые обязательства

Дым после пыли по - прежнему содержит вредные компоненты, такие как SOneneneek и NOx, которые должны быть очищены до их выброса. Современные вращающиеся печи с оксидом цинка, как правило, оснащены системой десульфурации с двойным щелочным методом и устройством десульфурации SCR. Эффективность десульфурации может достигать более 95%, эффективность десульфурации - более 80%, обеспечивая, что концентрация загрязняющих веществ в выхлопных газах намного ниже национальных стандартов (SOneneneek < 100 мг / м³, NOx < 200 мг / м³). Очищенные дымовые газы выбрасываются через высокие дымовые трубы, сводя к минимуму воздействие на окружающую среду.

VI. Контроль качества продукции: соблюдение стандартов

Качество конечной продукции строго контролируется несколькими звеньями: проверка сырья на заводе для обеспечения стабильности состава; Онлайн - мониторинг в печи (температура, давление, атмосфера) для обеспечения технологической стабильности; Готовая продукция проходит тройную проверку с анализом химического состава (содержание ZnO > 99%), испытанием физических свойств (по отношению к площади поверхности, распределению диаметра частиц, степени активности) и обнаружением примесей (вредные элементы, такие как Pb, Cd, As), чтобы обеспечить удовлетворение потребностей различных отраслей промышленности. Национальный стандарт GB / T 19589 - 2004 « Наноксид цинка» и отраслевой стандарт HG / T 2572 - 2012 « Промышленно активный оксид цинка» являются основными принципами качества продукции.

Заключение: Современные инновации в традиционных ремеслах

Процесс производства оксида цинка в вращающейся печи после столетнего развития перешел от простого экстенсивного к тонкому интеллекту. Современная производственная линия вращающейся печи, как правило, оснащена системой управления распределением DCS для достижения полного автоматизированного управления процессом от соотношения сырья до выбросов выхлопных газов; Применение энергосберегающих технологий, таких как обогащенное кислородом сжигание и регенеративное сжигание, снижает энергопотребление тонны продукции на 15 - 20%; Технологический прорыв в совместном удалении цинковых отходов делает этот процесс важным носителем рециркуляции ресурсов.

Несмотря на то, что процесс мокрого электролиза цинка развивается в области высокочистого оксида цинка, уникальные преимущества процесса вращающейся печи в обработке сложного сырья и производстве активного оксида цинка обеспечивают его незаменимое положение в оксидной цинковой промышленности. По мере продвижения цели « двойного углерода» этот традиционный процесс продолжает развиваться в направлении более эффективного, чистого и интеллектуального благодаря технологическим инновациям, таким как рекуперация глубины остаточного тепла и улавливание углекислого газа, и продолжает играть ключевую роль в промышленном сердце в плавке цветных металлов и циркуляции ресурсов.

В будущем, с глубоким слиянием искусственного интеллекта, технологии больших данных и традиционных процессов, технологический процесс производства оксида цинка в вращающейся печи, несомненно, откроет новый раунд технологической революции, в процессе обеспечения стратегических ресурсов страны и содействия развитию круговой экономики, напишите более зеленую и эффективную промышленную легенду