Лекция 7 Қайнау қабатында күйдіру



бет1/2
Дата17.03.2022
өлшемі76.91 Kb.
#28273
түріЛекция
  1   2

Лекция 7

  1. ҚАЙНАУ ҚАБАТЫНДА КҮЙДІРУ

Қайнау қабатының аппараттары мыс, мырыш, никель өндірісінде сульфидті материалдарды күйдіру үшін қолданылады. ҚҚ пештері құрылымының қарапайымдылығымен, жоғары өнімділігімен, жоғары механизациясымен және автоматтандырылуымен ерекшеленеді, Шығатын газдарды пайдаланудың жоғары тиімділігін қамтамасыз етеді.

Төменнен сусымалы газ материалының қабаты арқылы газ үрлегенде, бұл қабат белгілі бір үрлеу параметрлері бойынша сұйықтықтың қасиеттерін (қозғалғыштығы, араластыру қабілеті, кеңістік пішінін алу және т.б.) алатын күйге дейін өтеді. Сұйық тәрізді күй газ ағынының жылдамдығымен жүреді, оның көтеру күші бос материалдың массасымен теңестіріледі. Минималды критикалық жылдамдықта борпылдақ материалдың қабаты сұйық тәрізді күйге өтеді, ал максималды критикалық жылдамдықта бөлшектердің еркін бұрылуымен қалқымалы күйге өтеді.

Әр түрлі мөлшердегі біртекті бөлшектер үшін газ ағынының жылдамдығының критикалық мәні әр түрлі болады. Мұндай жағдайларда ұсақ бөлшектер үшін газ ағынының жылдамдығы максималды критикалықтан асып кетуі мүмкін, бұл олардың қайнаған қабаттың көлемінен шығуын анықтайды.

Шаң шығаруды азайту үшін күйдіруге салыстырмалы түрде біркелкі материал бөлшектері түсуі керек. Полидисперсті қоспалар алдын-ала түйіршіктелген немесе оларды жағу кезінде пештің жоғарғы бөлігінің көлемін арттырады.

Қайнау қабаты оның барлық нүктелеріндегі температураның тұрақтылығымен және қарқынды жылу алмасуымен сипатталады. Мұнда жылу беру қозғалмайтын қабатқа қарағанда 4 есе, ал бос газ ағынына қарағанда 13 есе көп. Концентрат қайнау қабатының ваннасына үздіксіз жүктеледі, ал күйдіру өнімі пештен ауырлық күшімен шығарылады. Қайнаған қабаттағы материалдың қасиеттері алынған оттың қасиеттерімен анықталады.

Шикіқұраммен келетін ылғал тез буланып, ыдырайды немесе реакцияға түседі. Ылғал кесектер тез булану арқылы жойылатын сульфидті концентраттардың көпшілігі үшін критикалық ылғалдылық 3-6% құрайды.

Концентраттардың ылғалдылығы жоғары болған кезде пештерді жүктеу қиындайды, сондықтан бастапқы шикізаттар қойыртпақ күйіне дейін кептіріледі немесе ылғалдандырылады (ылғалдың 30% дейін). Қойыртпақты қайта өңдеу мүмкіндігі материалдарды тасымалдауды және металлургиялық өңдеуге дайындауды жеңілдетеді. Шикіқұрамның ылғал құрамының жоғарғы шегі күйдірудің жылу балансымен және күкірт қышқылды қайта бөлуге түсетін газдардағы ылғалдың рұқсат етілген концентрациясымен анықталады.

Бастапқы материалдарды және күйдіру өнімдерін балқытуға жол берілмейді. Сұйық фазаның пайда болуы жеке бөлшектердің күйежентектелуіне және қайнаған қабаттың тұтқырлығының жоғарылауына әкеледі. Материалдың жаппай балқуы апатқа әкеледі: қайнаған қабат бұзылып, бөлшектердің қозғалысы тоқтап, күйдіру процесі тоқтайды.

Қайнау қабатында экзотермиялық процесстер де, сондай-ақ эндотермиялық процесстер де жүзеге асырылуы мүмкін. Тотықтыра күйдірудің барлық дерлік түрлері қабатта айтарлықтай жылу шығарумен бірге жүреді. Жылу балансын сақтау үшін пештер қабатқа батырылған жылу алмастырғыштармен жабдықталған, бұл артық жылуды жоюға мүмкіндік береді.

Эндотермиялық жану процестерінде қайнаған қабаттың жоғары жылу өткізгіштігіне байланысты жылу беру тиімді. Қабат ішіндегі отынды жағу жылуды пайдаланудың ең жоғары коэффициентін қамтамасыз етеді.
Қайнау қабаттың температурасы мыналарға байланысты реттеледі:

- тұрақты үрлеу жылдамдығы кезінде бастапқы материалдарды беру жылдамдығының өзгеруі; - салқындатылған күйдіру өнімдерін қайта өңдеу;

- қайнаған қабатқа инертті сұйық, қатты немесе газ тәрізді өнімдерді беру;

- жылу алмастырғыш бетінің өзгеруі;

- үрлеу температурасының өзгеруі немесе үрлеуді оттегімен байыту дәрежесін һзгертуге болады.

Сульфидті концентраттардың қайнау қабатындағы күйдіру теориялық тұрғыдан жақын оттегі берілген кезде олардың толық тотығуын қамтамасыз етеді. Пештің жұмысшы кеңістігінде қайнаған қабаттың деңгейінен жоғары ұсақ түйіршіктердің бір бөлігі қаоқымалы күйде күйіп кетеді. Шикіқұрамның осы компонентін күйдіруді іске қосу үшін қалқымалы күй аймағына екінші рет үрлеу беріледі.

Алынған газдардың көлемі процестің параметрлеріне және үрлеу мөлшеріне байланысты. Белсенді компоненттің (хлор, оттегі және т.б.) жоғары концентрациясы бар газдарды қолданған кезде газ тәрізді өнімдердің шығуы күрт төмендейді, ал көміртегі оксидінің пайда болуымен, сульфаттардың, карбонаттардың, гидроксидтердің ыдырауымен, сұйықтықтың булануымен бірге жүретін процестерде газ тәрізді өнімдердің шығуы артады. Қабаттың сұйық тәрізді жағдайын сақтау үшін газдар көлемінің азаюы инертті газдардың берілуімен, пештің жоғарғы бөлігінің көлемінің өзгеруімен өтеледі.

Қайнаған қабатта күйдіру кезінде шаңның шығуы 30-90% құрайды және шикіқұрамның дисперсиясына және гидродинамикалық күйдіру режиміне байланысты. Газ ағынымен шығарылатын шаңның 90-95% дейін циклондарда және 3-6% дейін жұқа шаң тұту жүйесінде ұсталады. Түйіршікті материалдың қайнау қабатында өңдеу кезінде шаң шығару 5-25% - ға дейін төмендейді. Көп жағдайда шаң мен өртендінің құрамы бірдей.

Сұйық тәріздес күй жағдайында қабаттың әртүрлі биіктік аймақтарында белгілі бір мөлшердегі (тығыздықтағы) бөлшектердің басым жиналуынан тұратын сегрегация құбылысын ескеру қажет.

Қайнау қабаттағы бірқатар өндірістік процестерде (қатты отынды газдандыру, кристалдану, түйіршіктеу және т.б.) қатты бөлшектерді бөлу технологиялық шарт болып табылады. Сонымен қатар, кендер мен Металдарды хлорлау кезінде және басқа процестерде гетерогенді компоненттерді біркелкі араластыру қажет. Екі жағдайда да, сегрегация жылу және масса алмасу процестерінің сұйық тәрізді қабатындағы гидродинамикаға әсер етеді.

Қайнау қабаты пештерінде сегрегация белгілі бір типтегі бөлшектер қабатында жиналуға әкелуі мүмкін, бұл жүйеде болу уақытының өзгеруіне әкеледі. Өртендіні жоғары жақтан шығарғанда қабатта ірі (ауыр) бөлшектер жиналады, бұл үрлеу параметрлерін түзетуді қажет етуі мүмкін. Өотенді мөменгі жақтан шығарылғанда, керісінше, қабатта ұсақ (жеңіл) бөлшектердің жиналуына әкеледі.

Сегрегация қайнау қабаттан шаңды кетіруге әсер етеді. Шығару негізінен қабаттың жоғарғы аймақтарынан жүреді және егер бөлу нәтижесінде бөлшектердің төменгі қалқу жылдамдығымен компонент жиналса және жоғары қалқу жылдамдығымен (үлкен жеңіл бөлшектер) компонент шоғырланған болса, оның қарқындылығы артады.


Промышленное использование сегрегация, как целевой тех­нологический процесс, нашла при сепарации руд, разделении кристаллов, отделении остатков угля и кокса из клинкеров, вы­бросов котельных установок и т. д.

Сепарация, основанная на сегрегации, требует более низких расходов сжижающего реагента, дает более четкое разделение на фракции и позволяет разделять смеси разнородных частиц одинакового размера, не поддающиеся традиционному рассеву.

Өнеркәсіптік пайдалану бөлу, мақсатты технологиялық процесс ретінде, кендерді бөлу, кристаллдарды бөлу, көмір мен кокс қалдықтарын клинкерлерден бөлу, қазандық қондырғыларының шығарындылары және т. б.

Сегрегацияға негізделген бөлу тігетін реактивтің төменгі шығындарын талап етеді, фракцияларға нақты бөлінуді қамтамасыз етеді және дәстүрлі егуге жарамсыз бірдей мөлшердегі гетерогенді бөлшектердің қоспаларын бөлуге мүмкіндік береді.

Сульфидті мырыш концентраттарын өңдеудің гидрометаллургиялық схемасының негізгі технологиялық операцияларының бірі 900-950ос температурада қайнаған қабат пештерінде жүзеге асырылатын тотықтыра күйдіру болып табылады.

Тотықтыра күйдірудің мақсаты:

- сульфидтердің мөлшері аз болып келетін өртендіні алу мақсатында, күкірт қышқылында жақсы еритін металл сульфидтерін оксидтерге максималды мөлшерге дейін аудару, өртендідегі сульфидті күкірттің құрамы 0,5 %-дан аспауы тиіс;

- өртендіні ерітінділеу процесі кезінде күкірт қышқылының шығындарын өтеу үшін 2-4 % сульфатты күкіртті өртендіде қалдыру;

- обеспечить получение газов с концентрацией сернистого ангидрида, позволяющей получение из них серной кислоты.



- күкірт қышқылында ерімейтін мырыш ферриттерін мүмкіндігінше өртендіге азырақ өткізу;

- мырыш пен қорғасын силикаттарын өриендіде ең аз мөлшерін алу, өйткені олар ерітінділерді сүзу процесін қиындатады;

-бөлшектердің мөлшері 0,5-0,2 мм-ден аспайтын өртенділерді алу;

- күкірт қышқылын алуға мүмкіндік беретін, күкірт ангидридінің концентрациясы жоғары болып келетін газдарды алуын қамтамасыз ету.

2.5.3 Күйдіру процесінің технологиясы



Қазіргі уақытта мырыш концентраттарын күйдіру процесі қайнаған қабат пештерінде жүзеге асырылады. Бұл процесс автогендік болып табылады және жоғары өнімділікпен, тұрақты режиммен және алынған өртендінің жоғары сапасымен сипатталады. Мырыш концентраттарын күйдіру үшін диаметрі 5-7 м, биіктігі 7-12 м, пештің ауданы 20-40 м2 болатын цилиндрлік пештер қолданылады. Мұндай пештердің тәуліктік өнімділігі 3,5-6,0 т/м2 құрайды. Пештің схемалық құрылғысы 2.7 суретте көрсетілген.

Сурет 2.7 ҚҚ пешінің құрылғысының схемалық көрінісі


1-табаны; 2- форкамера; 3-тиеу құрылғысы; 4- пеш корпусы; 5-шегені; 6- күмбез; 7 - газдардың шығуына арналған тесіктер; 8- өртендіні шыгаруға арналған құю табалдырығы; 9 – ауаны жіберіге арналған сопло; 10 –ауатартқыш қораб; 11 – ысырма (задвижка).
Пешке ауа табанның астынан беріледі және саңылаулардағы тесіктер арқылы пештің жұмыс кеңістігіне өтіп, табанның үстінде орналасқан материалдың қабаты арқылы өтіп, оны сұйық тәрізді (псевдоожиженное) күйге келтіреді. Сұйық тәрізді күй – бұл қатты түйіршікті материалдың күйі газ ағынымен үрлеу барысында, қабаттың статикалық қысымы газ ағынының аэродинамикалық қысымымен теңестірілетін кезде болады. Бұл кезде сусымалы материалдар түйіршіктерінің арасындағы қашықтық артып, қабат көлемі 20-50 %-ға артады. Қабат оңай қозғалады және сұйықтық тәрізді, табалдырықтан ағып кетеді. Бұл қабат табан арқылы жүктеу камерасынан ағызу табалдырығына дейін қозғалады да, пештен шығарылады.

Барлық соплолардың қимасының ауданы, әдетте, табан ауданының 0,7-0,9% құрайды. Бұл пештің 1 м2 алаңында шамамен 50 соплоның болуына жауап береді.

Пешке өртендіні жүктеу камерасы арқылы жүктеледі, оны көбінесе форкамера деп атайды. Форкамера пештің жұмыс кеңістігінің бөлігі болып табылады және ішінен отқа төзімді кірпішпен қапталған алынбалы металл қорап болып табылады. Оның ауданы шамамен 1,0-1,5 м2 құрайды.

Ауа тарату қорабы арқылы пешке ауа 15-25 кПа қысыммен жеткізіледі. Пешке берілетін ауаның жылдамдығы 10-12 м/с құрайды, тиеу камерасында тиелетін материалдың жатып қалмауйын болдырмау үшін оған жеке ауа беру жүзеге асырылады. Мұндағы ауа жылдамдығы пештің негізгі табанында орналасқан соплолар арқылы ауа жылдамдығынан асып түседі.



Пештен өртендіні шығарып алу пештің тиеу камерасына қарама-қарсы жағында орналасқан құю табалдырығы арқылы жүзеге асырылады, табалдырықтың биіктігі шамамен 1,0-1,3 м құрайды.

Күйдіру процесінде сульфидтердің тотығу процесі көп мөлшерде жылу шығарумен бірге жүреді. Егер артық жылу қайнаған қабаттан шығарылмаса, онда ондағы температура өртендінің балқуы мүмкін шамаларға дейін көтерілуі мүмкін, бұл пештің істен шығуына әкеледі. Сондықтан қабаттағы қажетті температураны ұстап тұру үшін жылуды шығару қажет. Қайнаған қабаттан жылуды шығару әртүрлі жолдармен жүзеге асырылуы мүмкін: сумен салқындататын кессондар, қайнаған қабатқа су шашырату арқылы, буландыра салқындатуды қолдану, қайнаған қабатқа орнатылған сумен салқындататын земеевиктер көмегімен. Суды салқындататын змеевиктердің көмегімен қайнаған қабаттан жылуды шығару әдісі кеңінен таралған. 55% - дан астам жылу шығатын газдармен жоғалады. Сондықтан, пештің артында тікелей кәдеге асырғыш қазан орнатылады, онда олар 500-600 оС дейін салқындатылады.

Мырыш концентратын күйдіру 950-980 оС температурада жүргізіледі. Пешкүмбезінің астындағы шығатын газдардың температурасы 900-950 о С, циклондар алдында-500-600 оС.

Күйдірудің өнімдері – өртенді, шаң және шығатын газдар.

Күйдіру кезінде алынған өртендіге келесі талаптар қойылады: сульфидті күкірттің минималды мөлшері (0,1-0,3 %); сульфатты күкірттің белгілі бір мөлшері (2-4%); ұсақ фракцияның жоғары мөлшері(-0,15 мм); ферриттер мен мырыш силикаттарының төмен мөлшері.

Күйдіру кезінде алынған өртендіде әдетте компоненттердің қышқылмен еритін түрлері болады: мырыш – 88-92 %; силикаттар-40-50%; сульфат күкірті-80-85 %.

Күйдіру процесінде пештен тозаңды шығару жүктелетін концентрат массасының шамамен 35-50%-ын құрайды. Сондықтан пеш 99,5% шаң газдарын тазартуды қамтамасыз ететін циклондар мен электрлі сүзгілерден тұратын қуатты шаң жинау жүйесімен жабдықталған. Шаңның негізгі бөлігі шамамен 95 % ірі шаңдар болып табылады, олар циклондарда, газ құбырларында және стояктарда ұсталады. Шамамен 5 % құрайтын ұсақ шаң электр сүзгілерінде ұсталады. Құрамы бойынша ол өртендіден өзгеше болуы мүмкін. Әдетте шаң дайын өнім болатындай күйдіру режимін жасайды. Бұл жағдайда ол өртендіге қосылады. Ұсақ шаң электр сүзгілерінде ұсталады. Ол сирек кездесетін және шашыранды металдардың едәуір мөлшерінен шоғырланады. Бұл шаңды сирек кездесетін және шашыранды металдарды алу үшін өңдеуге болады. Шаңның құрамында негізінен сульфидті және сульфаттық күкірттің көп мөлшерімен ерекшеленеді.

Мырыш концентраттарын күйдіру ауамен үрлеу арқылы және оттегімен байытылған үрлеу арқылы да жүзеге асырылуы мүмкін.

Ауамен үрлеу арқылы күйдіру барысында шығатын газдардағы SO2 мөлшері шамамен 8,5-10 % құрайды. Газ құбырларындағы ауаның сорылуына байланысты күкірт қышқылын алу үшін құрамында SO2 бар газдар шамамен 5-7% құрайды. Үрлеуді оттегімен байыту кезінде 14-16% SO2 бар шығатын газдарды алуға мүмкіндік береді. Үрлеуді оттегімен байыту 30 % жетуі мүмкін.

Қайнау қабаты пештеріндегі мырыш концентраттарын күйдіру процесін қарқындату, пешке берілетін ауаның жылдамдығы мен меншікті шығынын арттыру арқылы оттегіні байытылған ауаменүрлеу арқылы жүзеге асырылуы мүмкін.

Оттегімен байытылған ауамен үрлеу арқылы күйдіру процесін қарқындату үлкен практикалық қызығушылық тудырады. Ауадан техникалық оттегінен басқа азот, гелий, аргон және неон сияқты компоненттердің алынғаны экономикалық тиімді болады. Ауаны 28-30% - ға дейін байытылған оттегімен үрлеуін пайдалану пештің өнімділігін 50% - ға арттыруға және пештен шаңды шығаруын 30% - ға азайтуға, пештің және шығатын газдардың сапасын жақсартуға мүмкіндік береді. Өртенді мен шаңда сульфидті күкірт аз қалады және олардың құрамында ферриттер мен мырыш силикаттарының мөлшері азаяды.

Қайнау қабаты пешінің негізгі технико-экономикалық көрсеткіштері келесі кестеде келтірілген.





Достарыңызбен бөлісу:
  1   2




©emirsaba.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет