Обжиг цинковых концентратов перед выщелачиванием

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика технологии получения цинка

1.1 Характеристика сырья для получения цинка

1.2 Технологические схемы получения цинка. Их описание и сравнение

1.3 Место и роль предварительного обжига в общей схеме

2. Описание заданного процесса

2.1 Характеристика материалов поступающих в процесс

2.2 Теоретические основы процесса

2.2.1 Оборудование. Аппаратная схема и описание

2.3 Практические основы процесса обжига цинковых концентратов

2.3.1 Химизм процесса обжига цинковых концентратов

2.3.2 Термодинамика процессов обжига цинковых концентратов

2.3.3 Кинетика процессов обжига цинковых концентратов

2.4 Усовершенствование процесса обжига цинковых концентратов

3. Расчет процесса обжига цинкового концентрата перед выщелачиванием

3.1 Расчет рационального состава концентрата

3.2 Расчет количества отходящих газов и воздуха для обжига

3.3 Расчет количества и состава пыли и огарка

3.4 Расчет теплового баланса процесса обжига цинковых концентратов

Список использованных источников



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. В последнее время используется вторичное сырье в странах с высоким потреблением.

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

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. Широко используют чистый цинковый купорос при производстве кордоосных шин.

Соединения цинка, в частности его антимонид, используют в качестве интерметаллических полупроводников в приборах для превращения электрической энергии в тепловую. Антимонид цинка применяют также для точечного охлаждения детекторных приборов при изучении космоса.

В промышленности окисленный ZnS перерабатывают, получая ZnO гидрометаллургическим способом. 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. Однако обширные исследования показали возможность окисления концентратов растворенным кислородом в подкисленных водных пульпах при T>100⁰С и Р_общ>10⁵ Па (автоклавные условия). Применительно к гидрометаллургической технологии это имеет свои достоинства: совмещение окисления и выщелачивания сырья, получение серы в элементарном виде и др. Но у этого способа есть существенные недостатки, сдерживающие его распространение. Таким образом, обжиг наиболее распространенный и используемый процесс.

В задачи данного курсового проекта входит рассмотрение процесса обжига цинковых концентратов перед выщелачиванием, обеспечивающего высокие технико-экономические показатели, расчет необходимых показателей, выбор основного оборудования для выполнения производственной программы, а также расчет материального и теплового балансов.

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.



1. Характеристика технологии получения цинка

1.1 Характеристика сырья для получения цинка

Сырьем для получения цинка являются цинкосодержащие руды, которые в свою очередь делят на сульфидные и окисленные в зависимости от того, какими минералами представлены в них металлы. В сульфидных рудах цинк обычно находится в виде сфалерита ZnS (67.1% Zn), иногда вюртцита (63% Zn), реже - в виде марматита nZnS • mFeS.

Цинк обычно не образует самостоятельных руд, а входит в состав полиметаллических свинцово-цинковых или медно-свинцово-цинковых руд.

В этих рудах наряду со сфалеритом, присутствуют сульфиды свинца, меди, кадмия, марганца, серебра, мышьяка, сурьмы, кобальта. В сфалерите зачастую в виде примесей содержатся редкие элементы - индий, таллий, галлий и германий, а также золото в количестве от тысячных до сотых долей процента.

В сульфидных рудах цинк обычно находится в виде сфалерита ZnS (67.1% Zn), иногда вюртцита (63% Zn), реже - в виде марматита nZnS • mFeS. Содержание железа в марматите существенно влияет на извлечение цинка из сырья при пирометаллургическом производстве цинка. В окисленных цинковых рудах цинк присутствует главным образом в виде карбонатов и оксидов: ZnO (80.3% Zn), франклинита (Zn, Mn) O•Fe₂O₃ (6-18% Zn), виллемита 2ZnO • SiO₂ (58.6% Zn), каламина 2ZnO • SiO₂ • H₂O (57.1% Zn), смитсонита ZnCO₃ (52.1% Zn) и гидроцинкита 3Zn(OH)₂ • 2ZnCO₃ (47.6% Zn) с изоморфными примесями железа и меди. Из породообразующих компонентов в цинковых рудах содержатся кварц, глина, карбонаты кальция и магния, барит и другие.

Низкое содержание цинка (1-3%) и сложность состава цинкосодержащих руд обуславливают необходимость их предварительного обогащения. Селективная флотация полиметаллических руд обеспечивает получение высококачественных цинковых концентратов, содержащих,%: (51± 3.5) Zn; (32 ± 2.5) S; (8.0 ± 3.5) Fe; (0.2 ± 0.05) Cd; (1 ± 0.5) Cu; (2.5 ± 1.5) карбонатов и силикатов.

Содержания технологически важных компонентов в цинковых концентратах обычно укладывается в следующие пределы,%: Zn 40-60; Pb 0.2-3.5; Cu 0.15-2.3; Fe 2.5-13; S 30-35; Cd 0.1-0.5; As 0.03-0.3; Sb 0.01-0.07; Co 0.001-0.013; In 0.001-0.07.

Таким образом, цинковые концентраты представляют собой комплексное сырье. Предприятиями освоено извлечение около 20 элементов с высокой экономической эффективностью.

Важнейшие минералы приведены в таблице 1.

Таблица 1

Главнейшие минералы цинка

Минерал	Химическая формула	Содержание Цинка,%
Сфалерит или цинковая обманка	ZnS	67.1
Вюртцит	ZnS	67.1
Марматит	nZnS•mFeS	60.0
Цинкит (красная цинковая руда)	ZnO	80.3
Ганит (цинковая шпинель)	ZnO•Al2O3	44.3
Франклинит	(Fe, Zn, Mn) O•(Fe, Mn2O3)	переменное
Смитсонит	ZnCO3	64.8 ZnO
Монгеймит	(Zn, Fe)CO3	29
Гидроцинкит	2•ZnCO3•3•Zn(OH)2	переменное
Аурихальцит	2(Zn, Cu) CO3•(Zn, Cu)	-
Виллемит	Zn2SiO4	73.0 ZnO
Каламин	H2Zn2SiO2	67.5 ZnO
Галмей	Смесь каламина и смитсонита	-
Цинкозит	ZnSO4	Редко встречается в природе
Госларит…	ZnSO4•7H2O	28.2



1.2 Технологические схемы получения цинка. Их описание и сравнение

Для извлечения цинка из концентратов применяют два способа: пирометаллургический и гидрометаллургический. На данный момент основное количество цинка получают по гидрометаллургической схеме.

Принципиальная схема гидрометаллургического процесса приведена на рисунке 1.1.

Гидрометаллургический способ переработки обожженных цинковых концентратов заключается в растворении окиси цинка водным раствором серной кислоты и в последующем осаждении цинка электролизом. Поэтому гидрометаллургический способ называют иногда электролитическим. При производстве цинка электролизом цинковый концентрат предварительно подвергают окислительному обжигу. Полученный огарок выщелачивают отработанным электролитом, содержащим серную кислоту. Получаемый раствор сернокислого цинка очищают от вредных примесей и направляют на электролиз. При этом цинк осаждается на катоде, а в растворе регенерируется серная кислота, возвращаемая вновь на выщелачивание.

Если обжиг цинкового концентрата предшествует выщелачиванию, то целью его является возможно более полный перевод сернистого цинка в оксид цинка, растворимую в разбавленных растворах серной кислоты.

Выщелачивание огарка осуществляется отработанным электролитом, содержащим серную кислоту и получаемым при электролизе раствора цинка. В процессе передела неизбежны потери серной кислоты (как механические, происходящие вследствие потери раствора, так и химические, вызванные тем, что серная кислота непроизводительно затрачивается на растворение примесей). Эти потери пополняют тем, что получают в огарке некоторое количество сульфата цинка, легко растворяющегося в воде. Для этой цели достаточно бывает иметь в обожженном концентрате около 2-4% сульфатной серы.

Этим способом получают около 70% всего мирового производства цинка. Объясняется это тем, что электролитическим способом при хорошей механизации трудоемких процессов и высоком проценте извлечения получают цинк более чистый, чем дистилляционным. Кроме того, облегчается возможность комплексного использования ценных составляющих концентрата.

Сырьем является цинковый концентрат. В качестве исходного материала используют не только минеральное и вторичное, но также и цинкосодержащие продукты других производств: шлаки и пыли металлургических производств свинца, меди, олова, чугуна. Эти продукты гораздо бедней по цинку, чем цинковые концентраты и все же их включают в цинковое сырье. Цинковистые шлаки до недавнего времени считались отвальными продуктами, хотя в них содержится значительное количество цинка, особенно в свинцовых шлаках (10-17% цинка).

Технологическая схема получения цинка включает в себя обжиг, который проводят для получения огарка для последующего выщелачивания. Кроме огарка получают также и газ, который отправляют на переработку для получения серной кислоты, которая в свою очередь участвует в процессе выщелачивания. Полученный огарок-порошок отправляют на выщелачивание. Он должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Иметь достаточно низкое содержание сульфидной серы (<0.1-0.3%).

2. Умеренное содержание растворимых сульфатов (<=2-4%).

3. Высокое содержание мелкой фракции (- 0,15мм).

4. Умеренное содержание ферритного и силикатного цинка.

Эти требования вытекают из технологических задач гидрометаллургической переработки огарка. Чтобы достичь указанных целей, необходимо подобрать подходящий состав исходной шихты, температуру и состав газовой фазы для обжига Большое значение имеет аппаратурное оформление.

Высокая дисперсность огарка способствует быстрому и полному выщелачивании его в растворе серной кислоты. Целью процесса является- максимально возможное растворение цинка из исходного материала и отделение его от сопутствующих компонентов. Это избирательное растворенное и всегда дает нерастворимый осадок (кек). Применяют различные по температурным и концентрационным условиям типы выщелачивания: нейтральное, кислое, горячее кислое, горячее высококислое, автоклавное. Продуктами являются цинковый раствор и цинковый кек, содержащий трудно растворимые формы цинка, свинца, железа кремнезема, и породообразующих компонентов.

Из очищенного раствора ZnSO₄ металлический цинк получают путем электролиза. Этот передел по существу является завершающим технологию, так как после переплавки электролитически восстановленного цинка получают товарный металл. Электролиз наиболее дорогой передел в производстве цинка (51-56% общих затрат на технологические процессы). Поэтому восстановление окисленного цинка из раствора ZnSO₄ c получением качественного металла при возможно низких затратах - основная цель электролиза.

Основными показателями процесса являются удельный расход электроэнергии, кВт/ч катодного цинка; выход цинка по току, т.е. к.п.д. использования тока, %; качество катодного цинка. Полученный металл проверяют на качество, маркируют и отправляют на реализацию или на другие цели.

Исторически первым способом был пирометаллургический (см. рис. 1.2).

Технология способа и аппаратурное оформление процесса связаны с особенностями восстановления цинка из оксида. Восстановление оксида цинка до металла углеродом и СО происходит при температуре 1000-1200°С, а температура кипения получаемого при этом цинка - 906°С.



Рисунок 1.1 - Принципиальная схема гидрометаллургического способа получения цинка

Принципиальная схема пирометаллургического процесса приведена на рисунке 1.2.

Реакции восстановления,

ZnO + C ? Znг + CO

ZnO + CO ? Znг + CO2

сопровождаются выделением газообразного цинка, его возгонкой (дистилляцией). 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 (93%), использование высокопроизводительного оборудования непрерывного действия и возможность перерабатывать низкокачественное сырье с высоким содержанием железа, мышьяка, сурьмы и кремнезема.

Рисунок 1.2 - Принципиальная схема пирометаллургического способа получения цинка

Недостатки этой схемы - большой расход кокса (до 25% от массы агломерата), большой расход электроэнергии при использовании электропечей, малая комплексность использования сырья и получение цинка низших марок, требующего рафинирования.

В настоящее время в мировой практике по пирометаллургическому способу получают не более 15% цинка. Эта технология обычно применяется для переработки бедных цинковых концентратов с высоким содержанием примесей железа, мышьяка, сурьмы, кремнезема и с невысоким содержанием редких металлов (кадмия, индия, таллия и других), а также при небольшом объёме производства и при потребности в цинке низших марок.

В настоящее время большое внимание уделяется более полному использованию составляющих цинксодержащего сырья, внедрению безотвальной технологии, получению цинка высших марок. Для решения указанных задач в производстве цинка используют гидрометаллургический метод переработки цинковых концентратов.

Таким образом, гидрометаллургическое получение цинка имеет ряд преимуществ перед пирометаллургическим:

1) большие возможности полно и комплексно перерабатывать сырьё;

2) с большей рентабельностью применим к бедному и сложному сырью;

3) используется удобный вид энергии - электрический;

4) требует меньших затрат энергии;

5) легче осуществимы природоохранные меры;

6) лучшие условия труда;

7) доступней механизация и автоматизация процессов;

8) получается цинк лучшего качества.

Перечисленные преимущества гидрометаллургии цинка особенно важны в современных условиях, когда обострился энергетический кризис, ужесточились экологические ограничения, потребовалось улучшение условий труда и сокращение ручного труда, возросла необходимость полно и комплексно использовать сырьё, которое становится бедней, сложнеё и дороже (стоимость цинкового концентрата составляет около 65% от общих затрат на производство).



1.3 Место и роль предварительного обжига в общей схеме

Обжиг является начальной стадией в гидрометаллургической схеме, так и в пирометаллургической. В нашем случае процесс будет рассматриваться по гидро- схеме, так как тема курсового проекта - обжиг цинковых концентратов перед выщелачиванием.

Процесс обжига состоит в нагревании твердых зерен материала в контакте с другими веществами, обеспечивающими необходимые физико-химические превращения при соответствующей температуре, не допускающей заметного накопления жидкой фазы. Поскольку в процессе обжига происходит взаимодействие не менее чем двух фаз - твердой и газообразной, такие системы называются гетерогенными.

Сульфид цинка ZnS практически нерастворим в разбавленных кислотах. Выщелачивание его в концентрированной серной кислоте (60-65% H₂SO₄) возможно при 150-170⁰С. 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.

При осуществлении окислительного обжига цинковых концентратов стремятся получить огарок, как можно полнее соответствующий требованиям последующих гидрометаллургических процессов. Очень важно, чтобы продукт обжига был порошкообразным. Чем меньше порошок, тем выше скорость его выщелачивания. Обжиг следует вести с получением оксида ZnO и некоторого количества сульфата ZnSO₄.

Обжиговые газы должны быть достаточно концентрированными по SO₂ для получения серной кислоты контактным способом (? 3.5% SO₂). Наиболее полно удовлетворяет требованием обжиг в печах кипящего слоя.

цинк обжиг концентрат выщелачивание

2. Описание заданного процесса

2.1 Характеристика материалов поступающих в процесс

Обжиг концентратов, для последующей переработки по гидрометаллургической схеме, ведут с получение огарка-порошка.

На гидрометаллургическую переработку поступают сульфидные цинковые концентраты, содержащие.%: 45-60 Zn; 29-35 S; 6-12 Fe; 1.5-5 Al₂O₃; 0.2-4.0 Pb; 0.1-3 Cu; 0.4-3 SiO₂; 0.5-1.5 CaO; 0.2-1.0 MgO; 0.25-0.8 Cd; 0.01-0.4 As; 0.01-0.3 Sb, а также 20-160 г/т Ag и 0.5-10 г/т Au.

При осуществлении окислительного обжига цинковых концентратов стремятся получить огарок, как можно полнее соответствующий требованиям последующих гидрометаллургических переделов.

На обжиг поступает сульфидный цинковый концентрат, часто после обогащения крупностью < 0,076мм и поэтому измельчению не подлежит. Необходимо усреднять шихту перед обжигом. На цинковых заводах усреднение осуществляют послойной шихтовкой разных концентратов и оборотных материалов на бетонированных площадках и последующим перемешиванием их с помощью грейферных кранов. В ряде случаев в схему подготовки цинковых концентратов включают магнитную сепарацию для удаления из них металлических предметов.

Концентрат в печь подают в виде пульп или в сухом виде. В виде пульпы шихту подают в том случае, когда завод находится рядом с обогатительной фабрикой, когда в шихту идут сильно различающиеся по составу концентраты, т. к. такую шихту легче перемешивать. Однако такую шихту труднее распределить по кипящему слою печи. Шихта увлажняет отходящие газы из-за чего их труднее перерабатывать, усиливается износ оборудования и газоотводящих систем.² При большой влажности концентратов их подсушивают во вращающихся барабанных печах с форсуночным или топочным отоплением до остаточной влажности 6-8%. Для разрушения комков используют дисковые дробилки.

Содержание кислорода в дутье не должно превышать 29-30%, так как растворимость цинка и удельная производительность при дальнейшем увеличении его концентрации растет не значительно. Кроме того, при содержании в дутье свыше 30% О₂ трудно устранить возрастающий избыток тепла в слое, например при помощи трубчатых кессонов, применяемых на печах. Обогащение дутья кислородом до 30% позволяет повысить производительность обжига до 9т/м³, а содержание SO₂ в газах достигает 14-16%; однако быстрее изнашивается футеровка печи и требуется интенсивный отвод тепла из-за возможности оплавления огарка, все это ограничивает добавление кислорода.

2.2 Теоретические основы процесса

При обжиге, главным образом, происходит процесс окисления сульфидов. Механизм окисления включает следующие стадии:

1 - адсорбция молекулярного кислорода на поверхности сульфидов и диссоциации его на атомарный кислород;

2 - диффузия кислорода внутрь решетки сульфида и встречной диффузии серы на поверхность раздела фаз;

3 - образование первичных соединений сульфида с атомарным кислородом;

4 - химическое взаимодействие образовавшегося промежуточного продукта с оставшимся в центре зерна сульфидом и сжигании сульфидов материала выделением оксида и диоксида серы;

5 - химические взаимодействия оксидов поверхностей пленки с сернистыми газами и образование вторичного сульфата.

Обжиг ведется в одну стадию. Концентрат непрерывно загружают в рабочую зону печи КС, а продукт самотеком удаляется из печи. Кипящий слой характеризуется постоянством температуры во всех его точках (940-980С) и интенсивным теплообменом. Основное тепло (около 70%) выделяется от сгорания сульфидных материалов. Это тепло отводят с помощью специальных аппаратов.

Материал в КС текуч, интенсивно перемешивается, что обеспечивает однородность слоя по составу и температуре.

2.2.1 Оборудование. Аппаратная схема и описание

Печь для обжига цинковых концентратов в кипящем слое приведенная на рисунке 2.1 представляет собой цилиндрическую вертикальную шахту иногда переменного сечения, диаметром 6-8 м и высотой 9-11 м, поставленную на бетонный фундамент. Шахта, сваренная из стальных листов толщиной 10-12мм, футерована внутри шамотным кирпичом. Толщина футеровки равна 500 мм. Наиболее ответственной частью печи является воздухораспределительная подина с воздушной коробкой. Подина должна быть беспровальной, жаростойкой, простой в изготовлении и обеспечивать равномерное распределение поступающего воздуха по всему сечению печи.

В отечественной практике принята конструкция подины, представляющая собой стальной лист, в который на расстоянии 250-300мм между центрами вставлены чугунные сопла; пространство между соплами залито жаропрочным бетоном слоем 200 мм. Сопла имеют различную конфигурацию. Наиболее часто используют сопла грибкового типа, имеющие от 4 до 8 отверстий диаметром 4-5 мм. На каждой печи устанавливают 1500-2000 таких сопел. Находят также применение сопла щелевой конструкции.

Равномерность подачи воздуха, обеспечивающей стабильность кипящего слоя, эффективность использования сжатого воздуха и степень выноса пыли с обжиговыми газами обусловливает конструкция воздухораспределительных сопел. Каждое сопло имеет от 4 до 28 отверстий диаметром от 3 до 10 мм, через которые сжатый воздух выходит либо вертикально, либо горизонтально, либо наклонно. Применяют и комбинированные сопла.

Рисунок 2.1 - Цилиндрическая печь кипящего слоя:

1 - подина; 2 - форсунка для розжига печи; 3 - форкамера для загрузки концентрата; 4 - корпус печи; 5 - отверстие для отвода газов; 6 - сливной порог; 7 - трубчатые кессоны испарительного охлаждения; 8 - воздушная коробка; 9 - задвижка с пневмоприводом; 10 - футеровка; 11 - свод

Число сопел в печи устанавливают с таким расчетом, чтобы общая площадь живого сечения отверстий всех сопел составляла 0,7-1,0% от площади подины. Обычно устанавливают 50 сопел на 1м² подины.

Форкамеры, подина печи и сливной порог образуют зону кипящего слоя, в которой начинается и протекает большинство реакций обжига сульфидных компонентов концентрата, находящегося в псевдоожиженном состоянии. Форкамеры и сливной порог для увеличения продолжительности пребывания материала в этой зоне расположены на противоположных сторонах печи. Площадь форкамеры составляет обычно 1,5-2м².

Сливной порог служит для выгрузки огарка из печи и ограничения высоты кипящего слоя. Высота кипящего слоя оказывает существенное влияние на происходящие в нем процессы. При недостаточной высоте слоя увеличивается пылевынос из печи, возможны продувы воздуха в отдельных местах с образованием воронок, что приводит к уменьшению вертикальной скорости воздуха в другой части слоя и может вызвать залегание материала на подине печи.

Вместе с тем работа печи К.С. на высоком слое увеличивает продолжительность пребывания материала в зоне кипящего слоя, уменьшает вынос тонких частиц из печи, создает более благоприятные условия для сульфатообразования. Поэтому за рубежом при строительстве мощных обжиговых печей современной конструкции проявляется тенденция к увеличению высоты слоя до 1,8-2 м вместо обычно принятой в практике высоты 1,0-1,2 м. Однако чрезмерно в этом случае для «кипения» слоя под подину приходится подавать воздух под большим давлением, а, следовательно, расходовать большее количество электроэнергии.

На отечественных предприятиях многолетней практикой установлена оптимальная высота кипящего слоя 1,2-1,5 м. Такая высота обеспечивает достаточную продолжительность контакта сульфидных зерен с кислородом воздуха и необходимый массообмен для получения заданной степени десульфуризации.

2.3 Практические основы процесса обжига цинковых концентратов

2.3.1 Химизм процесса обжига цинковых концентратов

Под химизмом процессов подразумевается совокупность химических превращений происходящих в определенной последовательности взаимодействия исходных веществ. Химизм процесса характеризуется первичными, промежуточными и конечными продуктами превращений. Соответственно последовательные реакции делят на первичные, вторичные, а их продукты называют первичными, вторичными. Закономерность изменчивости химизма окисления при повышении температуры вызывает смену первичного продукта окисления MeS, происходит в такой последовательности: при низких температурах MeSO₄, при более высоких MeO, а далее -Me^o.

Рассмотрим химизм процессов в более широком диапазоне условий, чтобы представить последствия отклонения от принятых в практике режимов. Сульфид цинка встречается в концентратах в двух модификациях: распространяется - сфалерит б-ZnS и более редка- вюрцит в-ZnS. При нагреве переход б-в происходит при 1020?С, при более низких температурах в-ZnS существует как метастабильный. Химизм окисления этих модификаций одинаков.

От температуры начала заметного окисления сфалерита и до 900?С первичным твердым продуктом является ZnS. Следовательно, при температуре < 900-1000С окисление идет по реакции:

ZnS+1.5O₂=ZnO+SO₂ (2.1)

Причем, чем интенсивней окисление ZnS за счет повышения температуры и давления кислорода, тем больше дебаланс между убылью количества ZnS и прибылью количества ZnO в обжигаемых образцах. Обусловлено протеканием реакции:

ZnS_тв+O₂=Zn_пар+SO₂ (2.2)

Далее пары цинка окисляются.

Изоморфное железо при окислении сразу образует ZnFe₂О₄, полностью связывается с цинком в феррит. Феррит, полученный при t<1000С, фактически немагнитен и плохо растворим в растворах H₂SO₄. Но при t>1000С становится ферромагнитным с той же растворимостью Связывание Fe²⁺ в силикаты, уменьшает фирритизацию Zn в огарке.

В окалинах на зернах сфалерита сульфатная сера обнаруживается во внешней части, это свидетельствует об образовании сульфата цинка. При этом образуются или ZnSO₄ (на воздухе в изотермических условиях устойчив до 670C) или ZnO*2ZnSO₄ (760С). При наличии в газовой фазе SO₃ эти сульфаты не диссоциируют и при более высоких температурах. Таким образом, вторичные сульфаты в зависимости от температуры и давления SO₃ образуются по реакциям:

ZnO+SO₃ = ZnSO₄, ZnFe₂O₄+SO₃ = ZnSO₄+Fe₂O₃(2.3)

или

3ZnO+2SO₃=ZnO•2ZnSO₄(2.4)

3ZnFe₂O₄+2SO₃=ZnO•ZnSO₄+Fe₂O₃(2.5)

При повышении температуры степень сульфатиризации ZnO и ZnFe₂O₄ изменяется, проходя через максимум. Температура максимума сульфатиризации зависит от концентрации SO₃ в газовой форме, а значит от концентрации SO₂ и O₂, при чем с повышением кислорода в дутье до 28%, такие показатели работы печи, как производительность- увеличиваются, содержание SO₂ в отходящих газах - увеличивается, содержание цинка в огарке - увеличивается, с дальнейшим же ростом кислорода в дутье происходит обратное.

Для гидрометаллургической обработки имеет значение влияние условий обжига на растворимость феррита цинка. Чем мельче, пористей феррит, тем легче он растворяется. Укрупнению феррита способствует обжиг с t>1000С, быстрое охлаждение огарка дает обратный эффект, но более слабый.

ZnSiO₄ - кислорастворимое силикатное образование технологически опасно. В условиях КС - образование результат сростков ZnS с породообразующими минералами, спекание соударяющихся зерен. Усилению образования способствует обжиг t>1000?С, когда частичная отгонка цинка в результате реакции (2.1) с последующей конденсации окислившегося цинка на силикатных фазах. Аналогичным образом усиливается и ферритизация цинка.

2.3.2 Термодинамика процессов обжига цинковых концентратов

Реакции (2.1) и (2.2) с повышением температуры сильно экзотермичны (Н>0), они вызывают значительную убыль энергии Гиббса (G<0) и имеют большие численные значения константы равновесия (Кр>1). Последнее свидетельствует о необратимом протекании этих реакций вправо во всем интервале температур.

Вторичные реакции окисления SO₂ и сульфатизации оксидов металлов имеют умеренные значения К_р, поэтому эти реакции обратимы и протекают не до конца, а в ограниченной степени определяемой условиями обжига (Т, Ро₂). Однако реакции окисления низших оксидов до высших имеют большие К_р и протекают до конца.

Такой анализ целесообразно применять для определения последовательности образования первичных и вторичных продуктов окисления сульфидов в зависимости от температуры и состава газовой фазы. В условиях обжига единственным продуктом окисления ZnS при 600-1000?С является ZnO, хотя вероятность образования первичного сульфата возрастает с понижением температуры, а первичного цинка- с повышением температуры. Но для образования первичного ZnSO₄ необходимы очень высокие Po₂, а для образования первичного цинка - чрезвычайно низкие Po₂ и Po₃, которые могут реализоваться при более высоких температурах около поверхности сульфида.

При обжиге цинковых концентратов технологическое значение имеет сульфаризация цинка, которая приводит к образованию ZnSO₄ или ZnO•2ZnSO₄. Термодинамическая стойкость этих сульфатов характеризуется Кр реакции разложения сульфата МеSO₄ = МеO+SO₃, для которой Кр = Рso₃.

2.3.3 Кинетика процессов обжига цинковых концентратов

Особенности исследования кинетики реакций, в том числе реакций взаимодействия конденсированных фаз сульфидов с газообразным кислородом, заключаются в необходимости расчленения процесса на отдельные стадии, кинетика которых и определяет суммарную скорость реакции. Одним из направлений интенсификации процесса является работа на воздухе, обогащенном кислородом, что возможно вследствие зависимости кинетики окисления сульфидов от его концентрации в газовом потоке. Аналогично на скорость окисления влияет повышение концентрации кислорода в газовой среде. В ряде случаев при описании кинетики конкретных сульфидных систем необходимо учитывать структуру оболочек твердых продуктов реакции. В целом соотношение скоростей химической реакции диффузионных процессов являются определяющими при рассмотрении кинетики реальных процессов.

Как гетерогенный, этот процесс имеет две непременные последовательные стадии: диффузия О₂ к поверхности сульфида и реакцию окисления на поверхности сульфида. Если диффузия значительно медленней реакции, то процесс протекает в диффузионной области, а в противном случае - в кинетической. При соизмеримых скоростях этих стадий процесс протекает в переходной области. Выявление лимитирующей, имеет большое практическое значение, т.к. раскрывает пути интенсификации процесса.

Кинетическая область характеризуется малыми скоростями окисления сульфидов (тление), а диффузионная область - большими скоростями (горения). Переход из одной области в другую при подъеме температуры сопровождается воспламенением (переходная область). Характеристикой граничного условия перехода из кинетической области в диффузионную служит температура воспламенения сульфидов.

Поскольку окисление сульфидов протекает в далеких от равновесия условиях и поэтому необратимо, то скорость процесса равна скорости прямой реакции в кинетической области или скорости диффузии О₂ в диффузионной области.

В кинетическом уравнении закона действующих масс скорось процесса должна быть представлена произведением функции от каждого из влияющих факторов в отдельности:

,(2.6)

где т - масса сульфида; г - время; k- температурный; А- геометрический и f(c_O2) - концентрационный факторы.

В кинетической области уравнение (2.6) примет вид

.(2.7)

В уравнении (2.7) k = К₀е^-E/RT, где k - константа скорости гетерогенной реакции; Е - энергия активации; k₀ и Е - практически постоянные;

А = S - межфазная поверхность взаимодействующих веществ; f(с_O2) = cⁿ_O2. Указанное выражение концентрационного фактора обусловлено тем, что c_O2 влияет только на скорость обратной реакции, которая пренебрежимо мала. Кинетический порядок по кислороду равен 1? n? 2.

В диффузионной области правая часть уравнения (2.6) тождественна уравнению первого закона Фика:



,(2.8)

где D - коэффициент диффузии O₂; и - концентрации О₂ соответственно у поверхности сульфида и в газовой среде; S - толщина слоя, в котором диффузия самая медленная. Поскольку скорость процесса лимитируется подводом O₂ к сульфиду, то ?0. С учетом этого уравнения (2.8) принимает вид:

.(2.9)

Если самой медленной стадией является диффузии О₂ в слое газовой среды, прилегающей к внешней поверхности сульфидного зерна, то процесс протекает во внешнедиффузионной области. Самой медленной стадией может быть диффузии О₂ через слой окалины на зерне, тогда процесс протекает во внутридиффузионной области.

Степень вторичного образования в процессе обжига имеет максимум при изменении температуры. Чем выше термическая стойкость сульфатов и выше концентрация оксидов серы в газовой фазе, тем больше температура максимума сульфатизации при обжиге и выше степень сульфатизации. Кинетически термическую стойкость сульфатов можно характеризовать температурой начального заметного разложения, которая зависит от ряда условий.

В зависимости от условий обжига цинковых концентратов и содержания в газовой фазе SO₂ и О₂ температура, соответствующая максимуму сульфатизации цинка, лежит в пределах 750-850⁰С.

2.4 Усовершенствование процесса обжига цинковых концентратов

Наиболее перспективными направлениями совершенствования процесса обжига в КС можно считать:

1. Оптимизация аэродинамики псевдоожижения за счет увеличения высоты кипящего слоя. Повышение уровня кипящего слоя (принятый в цинковой промышленности уровень равен 1-2м) до 1,5-2 м способствует улучшению качества огарка вследствие лучшего массообмена в плотном, равномерно псевдоожиженном слое и увеличению времени контакта твердых частиц со свежими порциями кислорода, подаваемого через распределительную решетку. Как показывают эксперименты, в печах КС с невысоким слоем время такого контакта твердых частиц не превышало 1,5-2 ч. При увеличении толщины слоя и размеров печи время пребывания материала в слое достигает 5ч. Поэтому не смотря на сравнительно низкую скорость диффузионных процессов подачи кислорода внутрь частицы концентрата и обратного движения газообразных продуктов окисления, огарки в таких печах редко содержат более 0,2-0,3% сульфидной серы. Следует также отметить возможность создания устройств по изменению высоты кипящего слоя. Регулируя высоту в зависимости от физико-химических свойств перерабатываемого сырья, можно подобрать такие условия, при которых огарок будет иметь заданное качество. Также изменяя высоту кипящего слоя и, следовательно, его объем можно нивелировать изменяющуюся порозность слоя, т.е. предотвращать перераспределение воздуха по площади пода, образование поршневых проскоков и связанных с этим явлениями повышенного пылевыноса и залегания материала на подине печи;

2. Снижение пылевыноса созданием наиболее рациональной формы аппарата. При анализе конструктивных особенностей печей КС рост отношения надслоевого объема (V) к площади пода (S) значительно влияет на пылевынос и качество огарка. Так увеличение этого отношения на печах одного из отечественных цинковых заводах с 2,57 до 8,6 позволило снизить содержание сульфидной серы в пыли и повысить растворимость цинка в них с 76 до 89,4%. При реконструкции печей цинко-электролитного завода в г. Кырджали увеличение высоты печей с 7,74 до 11,8м позволило увеличить отношение V/S с 7,8 до 13,54м, вследствие чего пылевынос снизился с 50,1 до 31,6%. В последнее время при строительстве новых печей наблюдается тенденция к увеличению отношения до 22-25 за счет как высоты печи, так и строительства печей с расширяющейся кверху реакционной камерой;

3. Интенсификация процессов применением кислородно-воздушного дутья и повышенных температур. Большой интерес представляет увеличение температуры в кипящем слое. Так исследования по обжигу цинковых концентратов (49-50%Zn; 30-32%S₂; 4-6%Fe; 3-4%SiO₂) при 1090-1120 ⁰C и удельной производительности 9,5-12т/м²сут показали, что пылевынос уменьшается до 25%, содержание кислорастворимого цинка в огарке повышается до 95-96%. Сравнительные опыты, проведенные при тех же режимах, но при температуре обжига 950 ⁰C, дали следующие результаты: удельная производительность 5,37 т/м²сут; пылеунос 42,4%; содержание в огарке цинка в кислорастворимой форме 91,7%.

Также изменения конструкции печей направлены на увеличение единичной мощности печей (до 500-800 т/сут) за счет увеличения площади пода (до 72-123 кв. м). Повышение единичной мощности оборудования снижает эксплуатационные расходы, повышает производительность труда. В ряде случаев предприятия не имеют запасных печей КС или даже работают на единственной крупнотоннажной печи. Поэтому на период ремонта печи или сернокислотной установки, потребляющей обжиговый газ, предусмотрено хранение запаса огарка в специальных хранилищах, из которых он поставляется на выщелачивание.

Интенсификация обжига за рубежом достигается увеличением высоты печных камер (до 12-17 м) и расширением верхней части печи (в 1,3-1,5 раза), т.е. за счет увеличения отношения надслоевого объема печи к площади пода, которое достигает 20-25. Это позволяет повысить скорость дутья в КС при малой скорости газа в надслоевом пространстве и умеренных избытков воздуха.

Интенсификация обжига в КС в отечественной практике пошла по пути обогащения дутья кислородом при сохранении дутьевого режима (скорость дутья 10-13 см/с и удельный расход дутья 350-450 м³/(м²ч)). Это позволило существенно повысить производительность, так как окисление сульфида во внешнедиффузионной области имеет первый порядок по кислороду. Практика показала, что рационально повышать концентрацию кислорода в дутье до 28-32%. При этом достигается производительность 8-10 т/(м²сутки). Дальнейшее обогащение дутья кислородом не целесообразно экономически (прирост производительности уменьшается и не окупает стоимости дополнительно затраченного кислорода) и сложно технически (затруднен достаточно быстрый отъем тепла из КС во избежание чрезмерного перегрева слоя).

Интенсификация обжига кислородом привлекает возможностью использовать печи первоначально принятого типа конструкции. В некоторых странах применение кислорода как интенсификатора экономически выгодно при комплексном использовании компонентов воздуха, из которого получают как технический кислород, так и N₂, Ar, Kr, Xe, He.

В некоторых странах был выбран путь интенсификации обжига за счет повышения скорости дутья. Это обусловлено энергоемкостью производства кислорода, что при энергетическом кризисе и трудностях кооперации в использовании побочных продуктов производства кислорода делало нецелесообразным его использование.

Повышение скорости дутья и удельного расхода воздуха усиливает пылеунос из КС. В зарубежной практике при форсированном дутье воздуха выпуск огарка через выпускной порог не высок. Это увеличивает долю обжига шихты во взвешенном состоянии и снижает производительность по обожженному материалу, пригодному для выщелачивания, а так же влечет другие нежелательные последствия. Чтобы избежать значительного пылеуноса и повысить степень десульфуризации пыли, печи КС делают с большим объемом надслоевого пространства: высокие (до 12-17 м) и расширяющиеся в верхней части (в 1,3-1,5 раза). В результате скорость газа на выходе из КС значительно уменьшается и пыль оседает обратно в КС или дольше витает в надслоевом пространстве и полней окисляется. Такая конструкция печей позволяет иметь высокую скорость газа в слое при относительно малом удельном расходе воздуха, что сохраняет высокую концентрацию сернистого ангидрида в отходящих газах (до 10%) и интенсифицирует обжиг (до 6,5-8,5 т/м²сут).

Температура - наиболее важный интенсификатор технологических процессов даже диффузионной области. Однако повышение температуры >970 при обжиге обычной цинковой шихты нецелесообразно (гранулированную шихту обжигают и при 1000). Это вызвано тем, что при более высоких температурах ухудшается качество огарка для последующей гидрометаллургической переработки.

Широко используемый перед выщелачиванием цинкового концентрата окислительный обжиг в печах типа КС при t=940-980 не всегда эффективен, особенно для технологических схем переработки концентратов с высоким содержанием серебра. Так, например, при испытаниях по выщелачиванию огарка, полученного обжигом (t=980? выдержка 1 час) во вращающейся трубчатой печи сульфидно-цинкового концентрата, содержащего 85,5% ZnS; 4,65% FeS₂; 1,09% PbS; 0,41% CdS; 3,58% SiO₂; 1,80 Al₂O₃; 1,30% (CaO+MgO); 7,6 г/т Au и 180,8 г/т Ag, оказалось, что обычным двустадийным циклом (нейтральным при 60 г/л H₂SO_{4 и} кислым - при 150 г/л H₂SO₄, t=85-90) за 24 часа достигается лишь 76% извлечения цинка. Это объясняется тем, что находящееся в зернах сфалерита серебро в виде мелких (5-7мкм) вкраплений при высоких температурах расплавляется и остается в порах в объеме зерен ZnO.

С целью обеспечения наиболее благоприятных условий эффективного выщелачивания цинка из сульфидно-цинковых концентратов с высоким содержанием серебра наиболее хорошо подходит сульфатизирующий обжиг, который происходит при более низких температурах, чем окислительный, а следовательно, более экономичен. Продукт обжига - сульфат цинка - хорошо растворяется в воде. Кроме того, при низкотемпературном обжиге есть возможность предотвратить образование труднорастворимых ферритов и силикатов, а также спекание зерен. При последующем одностадийном выщелачивании не потребуются высокие концентрации серной кислоты, повышение температуры, длительное время процесса и применение кислорода. Избыточную серную кислоту в отработанном электролите можно удалить и использовать для нужд народного хозяйства.



3. Расчет процесса обжига цинкового концентрата перед выщелачиванием

При обжиге протекают следующие реакции окисления сульфидов:

ZnS+1.5O₂=ZnO+SO₂(3.1)

ZnS+2O₂=ZnSO₄ (3.2)

PbS+1.5O₂=PbO+SO₂(3.3)

2CuFeS₂+6O₂=Cu₂O+Fe₂O₃+4SO₂(3.4)

2CuS+2.5O₂=Cu₂O+2SO₂ (3.5)

2FeS₂+5.5O₂=Fe₂O₃+4SO₂ (3.6)

2FeS+3.5O₂=Fe₂O₃+2SO₂ (3.7)

CdS+1.5O₂=CdO+SO₂ (3.8)

Продуктами окислительного обжига являются отходящие газы, огарок и пыль. Пыль и огарок представлены оксидными соединениями металлов и их перерабатывают по единой технологии. Отходящие газы содержат сернистый и серный ангидрид, азот, кислород. После очистки их отправляют на производство серной кислоты. Процесс обжига сульфидного концентрата протекает в автогенном режиме при температуре 960-980. Автогенность процесса поддерживают регулированием расходов концентрата и воздушного дутья. Оптимальное соотношение концентрат воздух устанавливают в результате расчета теплового баланса процесса. Тепловой баланс позволяет также определить расход охлаждающей воды в теплообменниках кипящего слоя для поддержания заданной температуры.

Тепловой баланс предопределяет равенство прихода и расхода тепла в агрегат «КС». Приход тепла в обжиговую печь складывается из следующих составляющих: физическое тепло воздуха и концентрата, тепло экзотермических реакций окисления сульфидов металлов. Статьями расхода тепла являются тепло отходящих газов, пыли и огарка, тепло на нагрев и испарение охлаждающей воды.

Для расчета процесса потребуется рассчитать рациональный состав цинкового концентрата, расход воздуха для окисления сульфидов, количество и состав продуктов обжига, тепловой баланс процесса.

Исходные данные:

Химический состав цинкового концентрата, %: 51,0 Zn; 0,9 Pb; 6,9 Fe; 1,5 Cu; 0,3 Cd; 32,2 S; 1,6 SiO₂; 1,9 CaO; 1,7 Al₂O₃; прочие.

Минералогический состав: цинк - в сфалерите ZnS; свинец- в галените PbS; медь- в халькопирите CuFeS₂ и ковеллине CuS в соотношение 3:1;остальное железо- в пиритеFeS₂ и пирротине FeS в соотношение 2:1; кадмий- в сильфиде.

Исходный цинковый концентрат поступает на обжиг с влажностью 8%

В агрегат подают воздух, обогащенный кислородом до 30%. Избыток воздуха составляет 10% (коэффициент избытка=1,1)

Сульфид цинка в количестве 2,7% от его общего содержания окисляется по (3.2)

Пылевынос при обжиге составляет 30%. По своему составу пыль мало отличается от огарка. В пыли и огарке цинк находится в соединениях: 90% в ZnO; 7% в ZnOFe₂O₃; 2.7%ZnSO₄; 0.3% в ZnS.

Расчет ведем на 100 кг. концентрата.

3.1 Расчет рационального состава концентрата

Таблица 3.1

Рациональный состав цинкового концентрата

Соединение
	Zn	Pb	Cu	Fe	Cd	S	CaO	SiO2	Al2O3	Прочие	Всего
ZnS	51					25					76
PbS		0,9				0,14					1,04
CuFeS2			1,125	0,988		1,134					3,247
CuS			0,375			0,189					0,569
FeS				1,971		1,13					3,10
FeS2				3,941		6,781					8,462
CdS					0,3	0,085					0,385
CaO							1,9				1,9
SiO2								1,6			1,6
Al2O3									1,7		1,7
Прочие										2	2
Всего	51	0,9	1,5	6,9	0,3	34,46	1,9	1,6	1,7	2	100

Определим количество сфалерита в концентрате, кг:

65,4-97,4

51-х

серы в сфалерите

Определим количество галенита в концентрате, кг:

207,2 свинца содержится в 239,2 галенита

0,9-х

серы в галените



Определим количество халькопирита в концентрате, кг:

количество меди

63,54-183,4

1,125-х

железа в халькопирите

серы в халькопирите

Определим количество ковелина в концентрате, кг:

количество меди 1,5-1,125=0,375кг

серы в ковелине

Количество железа в пирите и пирротине составит, кг:

6,9-0,988=5,912

количество железа в пирите

Определим количество пирита в концентрате, кг:

55,8-119,8

3,941-х

серы в пирите

железа в пирротине

5,912-3,941=1,917 кг

Количество пирротина в концентрате, кг:

серы в пирротине

Количество сульфида кадмия в концентрате, кг:

112,4-144,4

0,3-х

серы в сульфиде кадмия

3.2 Расчет количества отходящих газов и воздуха для обжига

Таблица 3.2

Количество и состав обжиговых газов

Компоненты	Количество
	кг	нм3	% объемн.
SO2	63,9	23,30	17,4
O2	4,93	3,45	2,8
N2	125,5	96,7	73,6
H2	8,0	9,8	6,2
Итого	202,3	133,3	100,0

При образовании сульфата цинка окислится сульфида цинка, кг

760,027=2,1

при этом потребуется кислорода, кг.



и будет получено сульфата цинка, кг.

Окислится сфалерита (по 3.1) в количестве, кг.

76-2,1=73,9

для этого потребуется кислорода, кг.

при этом получится диоксида серы, кг.

Для окисления галенита (по 3.3) потребуется кислорода, кг.

получится диоксида серы, кг.



Для окисления халькопирита (по 3.4) потребуется кислорода, кг.

получится диоксида серы, кг.

Для окисления ковелина (по 3.5) потребуется кислорода, кг.

получится диоксида серы, кг.

Для окисления пирита (по 3.6) потребуется кислорода, кг.

получится диоксида серы, кг.

Для окисления пирротина (по 3.7) потребуется кислорода, кг.



получится диоксида серы, кг.

Для окисления сульфида кадмия (по3.8) потребуется кислорода, кг.

получится диоксида серы, кг.

Всего потребуется кислорода для окисления сульфидов концентрата, кг.

1,4+36,5+0,21+1,701+0,24+6,216+,1,98+0,128=48,375

В печь для обжига подается дутье, обогащенное кислородом до 30%, тогда масса обогащенного воздуха составит, кг

48,375100/30=161,25

Избыток воздуха составляет 10%, тогда практическое количество воздуха составит, кг.



161,251,1=177,38

В этом количестве воздуха содержится, кг.

кислорода 177,380,3=53,21

азота 177,380,7=124,17

Получится при обжиге диоксида серы, кг.

48,6+0,23+2,27+0,382+0,904+2,26+0,171=72,133

Цинковый концентрат поступает на обжиг с влажностью 8%

в газовую фазу перейдет:

азота 124,17

кислорода 53,21-48,375=4,835

сернистого ангидрида 72,133

воды 8,0

3.3 Расчет количества и состава пыли и огарка

Пылевынос при обжиге составляет 30%. Все компоненты огарка переходят в пыли на 30%.

Таблица 3.3

Количество и состав пыли

Соединения	Соединения компонентов, кг
	Zn	Pb	Cu	Fe	Cd		Ss	O2	SiO2	CaO	Al2O3	Прочие	Всего
ZnO	13,77							3,37					17,14
ZnOFe2O3	1,07			1,82				1,05					3,94
ZnSO4	0,413					0,2		0,4					1,02
ZnS	0,046						0,022						0,068
PbO		0,27						0,021					0,291
Fe2O3				0,25				0,11					0,36
Cu2O			1,05					0,132					1,18
CdO					0,09			0,013					0,103
SiO2									0,48				0,48
Al2O3											0,51		0,51
CaO										0,57			0,57
Прочие												0,6	0,6
Итого,кг	15,3	0,27	1,05	2,07	0,09	0,2	0,022	5,096	0,48	0,57	0,51	0,6	26,26

Содержание компонентов в пыли (таблица 3.3) составит, кг:

цинка 510,3=15,3

свинца 0,90,3=0,27

меди 1,50,3=0,45

железа 6,90,3=2,07

кадмия 0,30,3=0,09

оксида кальция 1,90,3=0,57

кремнезема 1,60,3=0,48

глинозема 1,70,3=0,51

прочих 20,3=0,6.

Принимаем для расчета содержание цинка в пыли в следующих формах: 90% в виде ZnO; 7% в ZnOFe₂O₃; 2,7% в ZnSO_{4 и} 0,3% в виде ZnS.

Определяем количество цинка в оксиде цинка, кг:

15,30,9=13,77.

Количество оксида цинка составит, кг:

Кислорода в оксиде цинка содержится, кг:

Количество цинка, связанного в ферритную форму, составит, кг:

15,30,07=1,07.

Количество феррита цинка составит, кг:

Кислорода в феррите цинка содержится, кг:

Железа в феррите цинка содержится, кг: