INVESTIGATION OF THE PROCESS OF CACINATION OF WAELZ OXIDE IN TUBE ROTARY KILNS
Authors: Козлов П.А. , Паньшин А.М. , Якорнов С.А. , Ивакин Д.А. 
Published: June 2024

На Челябинском цинковом заводе окисленное цинксвинецсодержащее сырье перерабатывают в вельц-печах. Вельц-оксиды, содержащие хлор и фтор, прокаливают в трубчатых вращающихся печах. Приведены результаты исследований по удалению галогенидов: – в процессе прокалки удаляется хлор в основном в виде хлоридов цинка и свинца, в прокаленном оксиде хлор остается в многокомпонентных, трудно разлагаемых соединениях; – с увеличением удельного объема отходящих газов с 300 до 820 м3/кг загружаемого в печь хлора, остаточное содержание хлора в прокаленном вельц-оксиде снижается с 5,2 до 0,05%; – на пилотной установке (длина печи 1,9 м, диам. 0,2 м) проведены испытания по определению удельных объемов отходящих газов и скорости потока газа. Установлено: – в течение 1 ч с начала эксперимента реакция протекает в диффузионно-кинетическом режиме; – при снижении скорости газов на выходе из печи до 3 м/с возгонка происходит в режиме вынужденной диффузии. Это коррелирует с данными по скорости газов на реальной промышленной печи; – производительность промышленной печи (L = 41 м, D = 2,5 м) составляет 8,0 т/ч вельц-оксида с прокаленного продукта (содержание хлора 0,05%) при объеме отходящих из печи газов 12–18 тыс. нм3/ч с температурой 500–550 °С и размером гранул загружаемого вельцоксида 6–10 мм. При снижении размера гранул до 2–4 мм увеличивается производительность печи с 8 до 10 т/ч, содержание хлора снижается с 0,05 до 0,04%. На основе проведенных пилотных испытаний для прокалочной печи разработан циклон-охладитель, обеспечивающий охлаждение 18 000–19 000 нм3/ч газов с температурой 600 °С.
The oxidized zinc-lead-containing raw materials are processed in Waelz kilns at Zinc Plant of Ural Mining and Metallurgical Company. The Waelz fumes containing chlorine and fluorine are calcined in tube rotary kilns. The results of investigations on the removal of halides are presented. The following is shown: – the chlorine is removed mainly in the form of zinc and lead chlorides in the process of calcination. The chlorine remains in the multicomponent decomposition-resistant compounds in the calcined oxide; – the residual chlorine content in the calcined Waelz oxide decreases from 5.2 up to 0.05% with an increase in the specific volume of off-gases from 300 up to 820 m3/kg of chlorine loaded into the kiln; – the tests were carried out to determine the specific volumes of exhaust gases and the gas flow rate at a pilot plant (kiln length – 1.9 m and diameter 0.2 m). It was determined the following: – within an hour from the beginning of the experiment, the reaction proceeds in the diffusion-kinetic mode; – when the gas velocity at the outlet of the kiln decreases to 3 m/s, the volatilization (sublimation) occurs in the forced diffusion mode. This correlates with data on the velocity of gases in a real industrial kiln; – the productivity of an industrial kiln (L = 41 m, D = 2.5 m) is 8.0 t/h of Waelz oxide from the calcined product (0.05%) at the volume of exhaust gases from the kiln (12–18 thous. Nm3/h), 500-550°C and grain size of the loaded Waelz oxide (6–10 mm). When the size of granules is reduced up to 2–4 mm, the productivity of the kiln increases from 8 t/h up to 10 t/h, the chlorine content decreases from 0.05% up to 0.04%. Based on the conducted pilot tests, the cooling cyclone providing cooling of 18000–19000 Nm3/h of gases with a temperature of 600°C was developed for the calcining furnace.