Nghiên cứu cải tiến thiết bị và công nghệ sản xuất bột oxit kẽm chất lượng cao bằng lò quay

Vỏ quả đất chứa khoảng 0,02 %kẽm. Ng-ời ta ch-a phát hiện có kẽm thiên nhiên và kẽm có ái lực hoá học lớn với oxy, l-u huỳnh và các nguyên tố khác nên th-ờng thấy kẽm ở dạng hợp chất oxit, sunfua v.v Tuỳ theo dạng tồn tại của kẽm trong hợp chất thiên nhiên mà ng-ời ta chia chúng ra các loại khoáng vật khác nhau. Có hàng chụclaọi khoáng vật kẽm, trong đó có hai nhóm th-ờng gặp là khoáng vật sunfua và khoáng vật oxit. ởn-ớc ta, khoáng vật kẽm phân bố t-ơng đối rộng: Bắc Kạn, Thái Nguyên, Lai Châu, Thanh Hoá, Quãng Ngãi ZnO là một trong các sản phẩm hóa chất quan trọng, đ-ợc các lĩnh vực ứng dụng nh-làm nguyên liệu cho sản xuất sơn, phụ gia trong nhựa, giấy, sợi hóa học, cao su. đều gắn bó chặt chẽ với đời sống hàng ngày của con ng-ời. ngoài ra còn đ-ợc sử dụng làm men gốm sứ, thuỷ tinh, d-ợc, mỹ phẩm v.v. Năm 2007, Công ty TNHHNN một thành viên Kim loại mầu Thái Nguyên đ-ợc Bộ Công nghiệp giao nhiệm vụ nghiên cứu đề tài số 229.07.RD/HĐ-KHCN: “Nghiên cứu cải tiến thiết bị và công nghệ sản xuất bột oxit kẽm chất l-ợng cao bằng lò quay”.Nhằm tạo ra sản phẩm có chất l-ợng cao, nâng cao giá trị xuất khẩu và tạo nguyên liệu sản xuất cho các ngành công nghiệp giấy, cao su, sơn, đồ sứ. Tạo ra h-ớng mới trọng sản xuất bột oxit kẽm chất l-ợng cao bằng hệ thống lò quay cho Công ty, tạo công ăn việc làm cho ng-ời lao động và sự góp phần vào sự phát triển lâu dài của Công ty. Đồng thời đóng góp một phần vào chiến l-ợc phát triển ngành công nghiệp của Việt Nam.

pdf46 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Lượt xem: 3361 | Lượt tải: 18download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu cải tiến thiết bị và công nghệ sản xuất bột oxit kẽm chất lượng cao bằng lò quay, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bộ Công th−ơng Công ty TNHH NN MTV Kim loại màu Thái nguyên Số hiệu công trình: 229.07.RD/HĐ-KHCN Báo cáo Đề tài nghiên cứu khoa học Tên đề tài: “Nghiên cứu cải tiến thiết bị và công nghệ sản xuất bột oxit kẽm chất l−ợng cao bằng lò quay” Chủ nhiệm đề tài Nguyễn Văn Tuấn 6792 14/4/2008 Thái Nguyên, tháng 2-2008 2 Bộ Công th−ơng Công ty TNHH NN MTV Kim loại màu Thái nguyên Số hiệu công trình: 229.07.RD/HĐ-KHCN Báo cáo Đề tài nghiên cứu khoa học Tên đề tài: “Nghiên cứu cải tiến thiết bị và công nghệ sản xuất bột oxit kẽm chất l−ợng cao bằng lò quay” Cơ quan chủ trì: Công ty TNHH NN MTV Kim loại mầu Thái Nguyên Thái Nguyên, ngày tháng năm 2008 Giám Đốc Công ty 3 TT Họ và tên Học vị, chuyên môn Cơ quan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Nguyễn Văn Tuấn Đặng Trọng Định Lê Minh Khai Vũ Ngọc Hoà Nguyễn Văn Kế Lữ Thị Thanh Hải Nguyễn Văn Tháu Đinh Thị Sừ Lê Ngọc Dắc Lê Ngọc Thạo Nguyễn Thanh Giang Hoàng Văn Quang KS – CBKT KS – TP. Luyện kim KS – GĐ Công ty KS – PGĐ Công ty KS – CBKT KS – Hoá PT KS – TP. Kế toán TK TP. KCS KS – TP. Kế hoạch KT KS. LK. GĐ XN LKM II KS. PGĐ XN LKM II KS. QĐ PX lò quay Công ty KLM Thái Nguyên nt nt nt nt nt nt nt nt XN Luyện kim mầu II nt nt 4 Mục lục Trang LờI NóI ĐầU 5 Phần I: Tổng quan 6 I. Cơ sở pháp lý-xuất xứ của đề tài và tính cấp thiết của đề tài 6 II. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 6 III. Đối t−ợng, phạm vi nghiên cứu của đề tài 6 IV. Tính chất lý, hoá học và ứng dụng của ZnO 7 V. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài n−ớc 8 Phần II. Thực nghiệm nghiên cứu 25 I. Ph−ơng pháp tiến hành nghiên cứu 25 II. Thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu và hoá chất sử dụng cho nghiên cứu 30 III. Nghiên cứu cải tiến thiết bị, công nghệ nhằm nâng cao chất l−ợng sản phẩm, cải thiện môi tr−ờng 32 IV. Thử nghiệm sản xuất 37 V. Dự kiến các chỉ tiêu KTKT áp dụng vào thực tế sản xuất 39 VI. Xử lý môi tr−ờng 42 Phần III. Kết luận và kiến nghị 44 Tài liệu tham khảo 46 Phụ lục 47 5 Lời nói đầu Vỏ quả đất chứa khoảng 0,02 %kẽm. Ng−ời ta ch−a phát hiện có kẽm thiên nhiên và kẽm có ái lực hoá học lớn với oxy, l−u huỳnh và các nguyên tố khác nên th−ờng thấy kẽm ở dạng hợp chất oxit, sunfua v.v…Tuỳ theo dạng tồn tại của kẽm trong hợp chất thiên nhiên mà ng−ời ta chia chúng ra các loại khoáng vật khác nhau. Có hàng chụclaọi khoáng vật kẽm, trong đó có hai nhóm th−ờng gặp là khoáng vật sunfua và khoáng vật oxit. ở n−ớc ta, khoáng vật kẽm phân bố t−ơng đối rộng: Bắc Kạn, Thái Nguyên, Lai Châu, Thanh Hoá, Quãng Ngãi… ZnO là một trong các sản phẩm hóa chất quan trọng, đ−ợc các lĩnh vực ứng dụng nh− làm nguyên liệu cho sản xuất sơn, phụ gia trong nhựa, giấy, sợi hóa học, cao su... đều gắn bó chặt chẽ với đời sống hàng ngày của con ng−ời.. ngoài ra còn đ−ợc sử dụng làm men gốm sứ, thuỷ tinh, d−ợc, mỹ phẩm v..v. Năm 2007, Công ty TNHHNN một thành viên Kim loại mầu Thái Nguyên đ−ợc Bộ Công nghiệp giao nhiệm vụ nghiên cứu đề tài số 229.07.RD/HĐ-KHCN: “Nghiên cứu cải tiến thiết bị và công nghệ sản xuất bột oxit kẽm chất l−ợng cao bằng lò quay”. Nhằm tạo ra sản phẩm có chất l−ợng cao, nâng cao giá trị xuất khẩu và tạo nguyên liệu sản xuất cho các ngành công nghiệp giấy, cao su, sơn, đồ sứ.... Tạo ra h−ớng mới trọng sản xuất bột oxit kẽm chất l−ợng cao bằng hệ thống lò quay cho Công ty, tạo công ăn việc làm cho ng−ời lao động và sự góp phần vào sự phát triển lâu dài của Công ty. Đồng thời đóng góp một phần vào chiến l−ợc phát triển ngành công nghiệp của Việt Nam. Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã nhận đ−ợc sự ủng hộ và giúp đỡ tận tình của Lãnh đạo Bộ Công th−ơng, Vụ Khoa học Công nghệ Bộ Công th−ơng, Tổng Công ty Khoáng sản - TKV. Lãnh đạo Công ty TNHHNN MTV Kim loại mầu Thái Nguyên, các Phòng kỹ thuật, các Phòng quản lý Công ty, XN Luyện kim mầu II. Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình đó. 6 Phần I. Tổng quan I. Cơ sở pháp lý- xuất xứ của đề tài và tính cấp thiết của đề tài Lò quay số I đã sản xuất đ−ợc hơn 10 năm, hệ thống làm nguội, quạt hút, buồng thu bụi và ống khói đã xuống cấp nghiêm trọng, mặt khác lò quay số I tr−ớc đây mua lại của Công ty gang thép từ lò luyện sắt xốp, lò ngắn, độ dốc ít, hệ thống làm nguội, buồng thu bụi không hợp lý, lao động thủ công nhiều, môi tr−ờng lao động độc hại, năng suất lò (600 t/n), thực thu kim loại (72%) rất thấp, tiêu hao than, tiêu hao điện lớn so với lò II, III. Vì vậy cần phải cải tạo nối dài thêm lò, cải tạo nâng cao hệ thống buồng ô xy hoá và kênh dẫn, cải tạo lại hệ thống làm nguội bề mặt gõ đập cơ khí, buồng thu bụi tuý vải rung rũ tự động, tăng năng suất lò lên 1.000 T/N, tăng thực thu lên 80%, giảm tiêu hao túi vải, điện, than, cải thiện điều kiện lao động và giảm chi phí lao động, là hết sức cần thiết. Lò I sau khi cải tạo xong sẽ sản xuất bột kẽm 90% ZnO thay thế lò Vêtêrin sản xuất bột 90% ZnO. Thực thu ở lò quay số I (80%) cao hơn rất nhiều so với thực thu lò Vêtêrin (52%), Chi phí sản xuất bột 90% ZnO tại lò quay chỉ bằng 70% so với lò Vêtêrin. Dự kiến 75% sản phẩm đạt chất l−ợng 90% ZnO (bột tuí vải), còn lại 25% bột đạt chất l−ợng 60% Zn (bột ống cong, kênh). II. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Khảo sát, đánh giá hiện trạng thiết bị và công nghệ hiện tại. - Nghiên cứu cải tiến thiết bị (thiết kế, chế tạo, lắp đặt). - Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ nhằm nâng cao chất l−ợng sản phẩm, cải thiện môi tr−ờng. - Thử nghiệm sản xuất, đánh giá hiệu quả. III. Đối t−ợng, phạm vi nghiên cứu của đề tài 1- Nghiên cứu tổng quan tài liệu: Quy trình công nghệ sản xuất 90% ZnO 2- Lập ph−ơng án lấy mẫu, nghiên cứu thành phần và tính chất nguyên liệu. 3- Nghiên cứu công nghệ, thiết bị và xây dựng các chỉ tiêu KTKT chủ yếu, xác định chất l−ợng sản phẩm đạt đ−ợc. 4 - Đề xuất dây chuyền công nghệ - thiết bị đáp ứng nhu cầu sản xuất - mô hình sản xuất công nghiệp. 7 IV. Tính chất lý, hoá học và ứng dụng của ZnO 4.1.Tính chất của ZnO Oxit kẽm ZnO: là loại bột mầu trắng, hơi vàng trong l−ợng riêng 5,42, bền đối với nhiệt; khi đun nóng chuyển sang mầu vàng chanh, khi để nguội lại có màu nh− cũ. Sinh ra do kẽm bị oxy hoá hay thiêu ôxy hoá kẽm sunfua, thiêu phân huỷ ZnCO3 hoặc cho NH4OH tác dụng với dung dịch ZnSO4 tạo thành Zn(OH)2 kết tủa, sau đó đem nung kết tủa thu đ−ợc ZnO. Kẽm ôxit nóng chảy ở 1.970oC. Kẽm ôxit thăng hoa ở trên 1000oC. ở 1400oC áp suất thăng hoa đạt 3mm Hg, 1500oC đạt 10,4 mmHg. Nhiệt nóng chảy của kẽm ôxit ở 2.250o C bằng 4470 cal/ mol. Kẽm ôxit bị CO, C và các chất hoàn nguyên khác hoàn nguyên thành kẽm kim loại. (1) ZnO + CO = Zn +CO2 Phản ứng (1) ở nhiệt độ thấp hơn 6000C tiến hành rất chậm, nh−ng ở nhiệt độ trên 8000C tiến hành rất nhanh. Nếu có Fe2O3 thì ở 650 0C sẽ sinh ra ferit kẽm ZnO.Fe2O3, 2ZnO.Fe2O3, 4ZnO.Fe2O3… nhiệt độ càng cao khả năng sinh ra càng lớn. Ferit kẽm không tan trong axit loãng hay trong n−ớc. ZnO cũng tác dụng với Al2O3, SiO2 tạo thành kẽm aluminat và silicat là những hợp chất khó tan và khó hoàn nguyên. 4.2. ứng dụng của bột ZnO Kẽm ôxit th−ờng dùng để sản xuất kẽm kim loại, hợp chất hoá học hoặc pha chế một số sản phẩm khác. Trừ ôxit kẽm dùng để luyện kẽm, trong cơ cấu sử dụng của ngành hoá chất thì 65% ôxit dùng chế tạo sơn, 25% chế tạo cao su, 10% cho các yêu cầu khác. Kẽm ôxit dùng cho các ngành hoá chất yêu cầu độ hạt bé 0,15 - 10 micrôn, khối l−ợng riêng 5,5g/cm3, độ bao phủ 100 g/m2, khả năng chứa dầu 12 - 14, độ chiết quang nD = 1,95 - 2,05, màu trắng, không tan trong n−ớc, tác dụng với CO2 trong không khí tạo thành màng cacbônat, kẽm ôxit dùng cho luyện kim không cao nh− ngành hoá chất. 8 Chẳng hạn bột oxit kẽm dùng trong thuốc thử đòi hởi chứa ít nhất 98,5%ZnO, l−ợng tạp chất tối đa cho phép trong bột ZnO nh− sau: Bảng 1: Chất l−ợng của bột 98,5%ZnO TT Tạp chất % 1 Chất không tan trong n−ớc 0,02 2 Clorua (Cl) 0,01 3 Sunfat (SO4) 0,02 4 Nitrat (NO3) 0,01 5 Sắt (Fe) 0,005 6 Asen (As) 0,001 7 Kim loại kiềm và kiềm thổ (dạng sunfat) 0,25 8 Đồng (Cu) 0,005 9 Chì (Pb) 0,05 10 Mangan (Mn) 0,001 V. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài n−ớc Có hai ph−ơng pháp luyện kẽm ôxit: Hoả luyện và Thuỷ luyện.Về Thuỷ luyện sơ l−ợc tóm tắt nh− sau: dùng dung dịch axit hoà tách quặng kẽm, sau đó khử tạp rồi cho thuỷ phân kết tủa kẽm hiđrôxit, đem nung phân huỷ hiđrôxit sẽ đ−ợc kẽm ôxit. Ng−ời ta dùng dung dịch trung tính của quá trình thuỷ luyện đem thuỷ phân bằng amôn hiđrôxit để đ−ợc kẽm hiđrôxit và amôn sunfat. Nung kẽm hiđrôxit đ−ợc kẽm ôxit, amôn sunfat dùng làm phân bón. Về hoả luyện kẽm ôxit, dùng các ph−ơng pháp sau: + Luyện kẽm ôxit từ kim loại: ch−ng bốc hơi kim loại kẽm rồi ôxy hoá hơi đó thành ôxit và thu hồi ở dạng bột. Kẽm ôxit này th−ờng dùng trong ngành hoá chất. + Luyện kẽm ôxit từ quặng hay các nguyên liệu chứa kẽm khác: Luyện hoàn nguyên bốc hơi kẽm rồi ôxy hoá tiếp thành ôxit. 5.1. Tình hình nghiên cứu ở n−ớc ngoài 5.1.1. Luyện bột oxit kẽm từ kẽm kim loại 9 a) Luyện kẽm oxit bằng lò ống ch−ng ngang : ống ch−ng một đầu bịt kín, một đầu có lỗ thoát hơi kẽm đ−ợc nối với bộ phận oxyhoá, không có bộ phận ng−ng tụ. ống ch−ng yêu cầu mịn, chắc để kẽm lỏng không thấm ra ngoài. h−ờng ng−ời ta chế tạo ống ch−ng bằng 70% cacborundium và 30% đất sét chịu nhiệt. Dùng kẽm số không đến số ba làm nguyên liệu luyện bột oxit kẽm. Kẽm này chứa ít tạp chất. đặc biệt là chì và cadimi nên chất l−ợng tốt. Kẽm thỏi nạp vào ống ch−ng đ−ợc nung nóng gián tiếp lên trên một nghìn độ bằng khí đốt, khí lò sinh khí hay dầu. Kẽm bị bốc hơi bay ra và bị oxy của không khí oxy hoá thành oxit. Chúng đ−ợc thu hồi ở thiết bị thu bụi túi vải. Nhiệt độ trong buồng nung ống ch−ng khoảng 1300-13500C, trong ống ch−ng khoảng 1200-11000C, trong buồng oxy hoá là khoảng 12000C, ở buồng thu bụi trọng lực là 8000C và ở buồng thu bụi túi vải trên 1000C. Mỗi ống ch−ng có ngăng suất 45 kg/h. Bảng 2 : Chất l−ợng kẽm oxit khi luyện bằng lò ống ch−ng ngang Loại Chỉ tiêu 1 2 3 4 %ZnO 99,5 99 99 99 %PbO 0,075 0,3 0,5 0,8 % không tan trong HCl 0,008 0,015 0,1 0,03 %Không tan trong n−ớc muối 0,10 0,15 0,2 0,2 b) Luyện kẽm oxit bằng lò tang quay: Để cơ khí hoá và c−ờng hoá quá trình, ng−ời ta dùng lò tang quay để ch−ng kẽm. Lò đ−ợc nung nóng bằng khí đốt hay dầu. Nhiệt độ vùng kim loại lỏng là 950-10000C. Lò này mỗi ngày đêm xử lý đ−ợc 10 tấn kẽm. Sản xuất một tấn kẽm oxit tốn chừng 0,873 tấn kẽm và 80-90 kg dầu. Chất l−ợng kẽm oxit tốt : 99,5%ZnO, 0,36-0,38%PbO, 0,01 %kẽm kim loại. Tuy có nh−ợc điểm là khi làm sạch lò phải lao động nặng nhọc, nh−ng nó có nhiều −u điểm hơn lò ống ngang nên đ−ợc dùng nhiều. 10 5.1.2. Luyện bột oxit kẽm từ quặng và các nguyên liệu khác a) Luyện kẽm oxit bằng lò vêtơrin Vêtơrin là ph−ơng pháp sản xuất bột oxit kẽm từ quặng và các nguyên liệu chứa kẽm khác. Ph−ơng pháp này phát triển t−ơng đối sớm, thích hợp với những nơi sản xuất thủ công, kinh tế ch−a phát triển. Để giảm l−ợng nhiệt mất mát, ng−ời ta thiết kế mỗi tổ 4 lò chung t−ờng. Mỗi tổ lò có diện tích 6-35 m2. Phía trên đỉnh lò xây ống oxy hoá chung nối với hệ thống làm nguội tự nhiên và hệ thống buồng lắng, buồng thu bụi túi vải. Trong lò có đặt ghi bằng mangan hay bằng thép chịu nhiệt. D−ới ghi quạt gió theo yêu cầu của quá trình. Để tiết kiệm than, ng−ời ta lợi dụng nhiệt khí lò để nung nóng gió tr−ớc khi thổi vào lò. Th−ờng nhiệt độ gió nóng khoảng 250-3000C. Để cải thiện điều kiện làm việc, c−ờng hoá quá trình, ng−ời ta dùng ghi xích thay ghi cố định. Kỹ thuật luyện lò vêtơrin nh− sau: Liệu lò gồm quặng và than dạng bột đ−ợc trộn đều với nhau. Quặng có hàm l−ợng kẽm từ 15-75%. Nếu là quặng sunfua thì phải thiêu oxy hoá để khử hết l−u huỳnh, nếu là quặng oxit phải nung khử n−ớc kết tinh và phân huỷ quặng tr−ớc. Than hoàn nguyên phỉa dùng loại than chứa cácbon cao, ít chất bốc và l−u huỳnh. Nếu than nhiều l−u huỳnh, quặng lại chứa chì thì sản phẩm sẽ chứa nhiều chì làm giảm chất l−ợng của kẽm oxit. Có thể dùng than antraxit hay than cốc. Quặng và than đều phải nghiền nhỏ đến cỡ hạt nhất định. Tỷ lệ phối liệu (quặng và than) phụ thuộc vào hàm l−ợng kẽm trong quặng, th−ờng phối than gấp mấy lần tính toán lý thuyết. Ví dụ khi xử lý quặng chứa 60%Zn thì phải phối theo tỷ lệ quặng/than bằng 1/0,6ữ0,8. Ngoài than hoàn nguyên ra, còn tốn thêm chừng 300 kg than lót để đốt (tính cho 1 tấn quặng). Liệu lò cần trộn lỹ, đ−a đi ép bánh hay vê viên, sau đó sấy khô. Khi luyện, đầu tiên phải nhóm lò đốt cháy lớp than đệm trên ghi. Sau khi lớp than đó cháy tốt sẽ nạp liệu lò lên trên với chiều dày khoảng 10-20 cm. Nhiệt độ buồng lò giữ ở 1200-13000C. Cần khống chế nhiệt độ lò tốt, không để nhiệt dộ quá cao làm chảy liệu gây ách tắc, cũng không để nhiệt độ quá thấp 11 quá trình hoàn nguyên sẽ kéo dài. Trong quá trình hoàn nguyên, cần bảo đảm than cháy tốt và đều. Th−ờng một chu trình luyện gồm: đốt lò khoảng 1,5 h; luyện hoàn nguyên 3-5 h; ngừng đánh xỉ lò 1-1,5h. Tổng cộng mất 6-8h. Kỹ thuật luyện lò ghi xích t−ơng tự nh− ghi cố định. Liệu lò cũng cần chuẩn bị kỹ. Tỷ lệ quặng/than = 4/1ữ3/1 lớn hơn loại lò ghi cố định nhiều. Dùng bã giấy để ép bánh hay vê viên liệu lò. Th−ờng dùng than cám ép thành cục hay dùng than củ lót ghi. Than này đ−ợc rải một lớp dày 18-20 cm bằng phểu riêng đặt phía tr−ớc phểu liệu. Lớp liệu lò cũng có chiều dày chừng 20 cm. ở buồng hoàn nguyên hơi kẽm bốc lên bị oxy d− của khí lò và không khí đợt hai oxy hoá và bị khí lò cuốn mang vào hệ thống làm nguội và thu bụi. Bã đ−ợc đổ vào phểu đặt ở đuôi lò. Luyện kẽm oxit bằng lò vêtơrin có thể đạt tỷ lệ bốc hơi và thu hồi kẽm 80- 85%. Bã kẽm khoảng 5-6%. Nói chung quặng chứa kẽm càng cao, kỹ thuật luyện càng tốt, hiệu suất thu hồi càng cao. Th−ờng bã chứa kẽm và than cao cho nên cần tiếp tục xử lý để thu hồi chúng. Bột oxit kẽm thu đ−ợc có chất l−ợng xuất hơn kẽm oxit sản xuất từ kẽm kim loại nhiều. Chất l−ợng kẽm oxit thu đ−ợc phụ thuộc nhiều vào liệu ban đầu. Th−ờng sản xuất đ−ợc các loại kẽm oxit sau: Bảng 3: Chất l−ợng kẽm oxit lò Vêtơrin TT Loại kẽm oxit 1 2 3 4 1 %ZnO 95 92 83 75 2 %PbO 3 6 12 22 3 Muối sunfat 0,5 1 1,7 2,5 4 %Bã không tan trong HCl <0,005 <0,1 <0,1 <0,1 5 %Chất tan trong n−ớc muối <1 <1 <1,5 <1,8 6 %Chứa clo 0,15 0,15 0,3 0,5 7 %Chứa As2O3 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 8 %Loại không qua sàng 0,004mm 1,5 1,5 1,5 1,5 Nếu xử lý quặng sunfua đã thiêu tốt, không chứa chì, có thể đ−ợc kẽm oxit chứa ZnO trên 98,5%, PbO≤1,5%. 12 Sản xuất kẽm oxit bằng lò vêtơrin có các −u điểm chính là: cấu tạo lò đơn giản, dể chế tạo và thi công, vốn đầu t− thấp, quá trình thao tác kỹ thuật t−ơng đối đơn giản, thích hợp với sản xuất nhỏ, thủ công. Luyện lò vêtơrin có nh−ợc điểm lớn: rất tốn than, tỷ lệ thu hồi kim loại thấp, bã chứa kẽm cao (cần xử lý tiếp), chất l−ợng sản phẩm xấu, điều kiện lao động không tốt, nhất là khi dùng lò ghi cố định. b) Luyện kẽm oxit bằng lò điện trở Lò có chiều cao 11,3m, đ−ờng kính 1,75-2,44m, cực điện có đ−ờng kính 304 mm. Các cực đặt cách nhau 8,3m. Lò lớn có 6 cực, lò bé có 4 cực. Điện thế dẫn vào lò ở hai cực là 190-260V. Công suất mỗi điện cực cực khoảng 600 kVA. Nếu phối liệu 70% quặng, 30%cốc và tốc độ nạp liệu 37kg/phút, thì lò phải có công suất 2000 kVA; nếu nạp 52 kg/phút lò phải có công suất 3000kVA. Loại lò bé có công suất 20 tấn ngày, lò lớn 30 tấn ngày. Tiêu hao điện năng khoảng 2,3 kwh/kg kẽm oxit. Quặng dùng cho lò điện trở phải nung hay thiêu kết tr−ớc. Quặng đ−ợc thiêu để khử tốt l−u huỳnh, chì, cadimi. Quặng cùng than phối theo tỷ lệ đã định, đ−ợc nạp vào lò ống quay nung tr−ớc lên 800-8500C để khử ẩm, chất bốc, các chất dể bay hơi và cung cấp liệu nóng cho lò luyện. ở trong lò, hơi kẽm đ−ợc hoàn nguyên bay ra cùng khí lò vào buồng oxy hoá. Lò lớn có bốn cửa, lò bé có một của thoát hơi kẽm vào buồng oxy hoá, th−ờng bố trí hai buồng oxy hoá ở hai bên hông lò. Điều chỉnh độ hạt oxit bằng cách thay đổi nhiệt độ buồng oxy hoá, tốc độ nguội và tốc độ của dòng khí. Muốn có độ hạt oxit mịn, tốc độ oxy hoá và tốc độ làm nguội nhanh, nhiệt độ buồng oxyhoá cao. Nhiệt độ trong buồng oxy hoá khoảng 200-10000C. Kẽm oxit có độ hạt từ 0,01 đến 1 micron. Khí chứa kẽm oxit trong lo oxy hoá đi qua thiết bị làm nguội băng n−ớc, sau đó vào xyclon và vào thiết bị thu bụi tíu vải. Để giảm nhiệt độ tr−ớc khi vào túi vải, cần phải cho thêm không khí để bảo đảm nhiệt độ d−ới 1300C. 13 Thành phần kẽm oxit thu đ−ợc có chất l−ợng khá tốt 98-99,5% ZnO, 0,3%Pb, 0,01%Cd, các chất tan trong n−ớc chiếm 0,7%, cặn không tan trong axit HCl chiếm 0,15%. Đây là ph−ơng pháp sản xuất kẽm oxit từ quặng có chất l−ợng cao, năng suất lớn, trình độ cơ giới hoá cao, có thể tự động hoá hoàn toàn. Nó đ−ợc dùng ở một số n−ớc trên thế giới nh− nhà máy mikaisi (nhật) ; Kômdoro Kivadavia (Achentina). Tuy nhiên ph−ơng pháp sản xuất này có nh−ợc điểm : phải dùng liệu khó nóng chảy, chuẩn bị liệu cẩn thận và tốn kém, tốn vật liệu chịu lửa, l−ợng hồi liệu chiếm tỷ lệ cao, phân loại phức tạp. b) Luyện kẽm oxit bằng lò ống quay Lò ống quay xuất hiện và đầu thế kỷ 19 với mục đích luyện kẽm. Nh−ng vì không ng−ng tụ đ−ợc kẽm nên dùng để luyện ra kẽm oxit. Hiện nay lò ống quay là thiết bị đ−ợc dùng rộng rãi để sản xuất kẽm oxit, xử lý các nguyên liệu chứa kẽm, chì, kể cả làm giầu quặng oxit nghèo. Lò ống quay, dài 32-180m đ−ờng kính 1,5-6m. Vỏ lò bằng thép nồi hơi dầy 20 mm, phía trong có lót gạch chịu lửa. Tuỳ tính chất từng vùng của lò, ng−ời ta lát các loại gạch chịu lửa thích hợp, đầu lò về phía chất liệu th−ờng lát bằng gạch samốt tốt, có chiều dầy 250 mm. Các vùng khác vì nhiệt độ cao th−ờng, dể bị ăn mòn và bào mòn nên xây bằng gạch cromagiedit (200*155*65/55) trên lớp gạch samôt tiêu chuẩn. Để kéo dài tuổi thọ, một số x−ởng (ở Tây Đức) khi xử lý loại liệu FeS ng−ời ta xây xen kẽ gạch cromagiedit với gạch samốt, khi gạch samôt bị mòn, nó sẽ tạo thành các túi chứa stên lỏng, trành tạo thành kết tảng ngăn cản sự vận chuyển của liệu trong lò. Lò ống quay đ−ợc đặt trên hệ thống con lăn. Mỗi lò có hai hay ba hệ thống con lăn. Lò đặt nghiêng 3-50 và quay với tốc độ 0,75-1 vòng/phút. Tốc độ quay phụ thuộc vào tính chất của liệu, điều kiện kỹ thuật chạy lò. Với tốc độ nh− trên liệu sẽ ở trong lò khoảng 2-3h. Cấp liệu cho lò dùng máy cấp liệu mâm xoay hoặc kiểu tang quay, nếu chất liệu trục vít thì ống chất liệu sẽ nằm ngang theo thân lò. Đầu nạp liệu cũng là đầu 14 dẫn khí lò ra. ở đây khí nóng tới 5000C đ−ợc dẫn qua hệ thống ống làm nguội và thu bụi túi vải. Quanh ống chất liệu th−ờng làm nguội bằng n−ớc để bảo vệ ống. Hệ thống nạp liệu gồm băng tải hay gầu nâng, một hệ thống phểu chứa liệu và máy nạp liệu. Hệ thống làm nguội khí lò làm bằng ống thép có đ−ờng kính 0,5 m. Một hệ thống gồm 2-4 dãy ống song song và làm nguội bằng ph−ơng pháp tự nhiên hay c−ỡng b−c (dội n−ớc). Hệ thống thu bụi túi vải là bộ phận thu hồi bột kẽm oxit chính. Th−ờng dùng kiểu tự động có túi bằng dạ hay len. Kỹ thuật luyện lò ống quay: Nguyên liệu: Nguyên liệu luyện lò ống quay phụ thuộc vào sản phẩm cần sản xuất. Để sản xuất bột kẽm oxit dùng làm sơn, chất độn cao su và cho các chất hoá học khác yêu cầu chất l−ợng cao hơn, chứa ít tạp chất đặc biệt là chì, l−u huỳnh, cadimi … do đó liệu phải chứa các tạp đó thấp. Muốn sản xuất kẽm oxit chất l−ợng cao th−ờng phải chuẩn bị liệu rất cẩn thận. Với liệu chứa nhiều tạp chất dể bốc phải tiến hành thiêu hai lần, thiêu lần đầu để khử Pb, Cd, S2, F… thiêu lần hai để bốc hơi kẽm. Thiêu khử tạp chất Pb, Cd, S2, F tiến hành ở nhiệt độ cao, trong môi tr−ờng oxy hoá. Nhiệt dộ khống chế 1200-12500C, tỷ lệ than 5-6%. Để khử tạp c
Luận văn liên quan