Вельц-процесс
Вельц -процесс — это метод извлечения цинка и других металлов с относительно низкой температурой кипения из металлургических отходов (обычно дымовой пыли ЭДП) и других переработанных материалов с использованием вращающейся печи ( вальц-печи ).
Обогащенный цинком продукт называется вельц-оксидом , а побочный продукт с пониженным содержанием цинка — вельц-шлаком .
История и описание
[ редактировать ]Идея использования вращающейся печи для восстановления цинка путем испарения возникла как минимум в 1888 году. [1] Процесс был запатентован Эдвардом Дедольфом в 1910 году. Впоследствии патент Дедольфа был воспринят и разработан компанией Metallgesellschaft (Франкфурт) совместно с Chemische Fabrik Griesheim-Elektron , но это не привело к созданию процесса, готового к производству. В 1923 году компания Krupp Grusonwerk независимо разработала процесс (1923), названный вельц-процессом (от немецкого Waelzen , обозначающего движение материалов в печи); две немецкие фирмы позже сотрудничали и усовершенствовали процессный маркетинг под названием Waelz-Gemeinschaft (по-немецки Waelz Association). [2]
Процесс состоит из обработки цинксодержащего материала, в котором цинк может находиться в форме оксида цинка , силиката цинка , феррита цинка , сульфида цинка вместе с углеродсодержащим восстановителем/топливом, во вращающейся печи при температуре от 1000°C до 1500°C. [1] Сырьевой материал для печи, включающий цинковые «отходы», флюсы и восстановитель (кокс), обычно гранулируется перед загрузкой в печь. [3] Химический процесс включает восстановление соединений цинка до элементарного цинка (температура кипения 907 °C), который улетучивается и окисляется в паровой фазе до оксида цинка. Оксид цинка собирается из выхлопных газов печи с помощью фильтров/электрофильтров/отстойников и т. д. [4] [3]
Размер печи обычно составляет 50 на 3,6 метра (164 на 12 футов) в длину и внутренний диаметр, со скоростью вращения около 1 об/мин. Утилизированная пыль ( оксид вельц ) обогащена оксидом цинка и является сырьем для заводов по выплавке цинка. Побочный продукт с пониженным содержанием цинка известен как вельц-шлак . Неоптимальными особенностями процесса являются высокие энергозатраты и недостаточное извлечение железа (и шлака, богатого железом). [3] другие низкокипящие металлы, Этот процесс также улавливает в вельц-оксиде включая свинец, кадмий и серебро. [5] В оксиде продукта также присутствуют галогеновые соединения. [6]
Увеличение использования оцинкованной стали привело к увеличению содержания цинка в стальном ломе, что, в свою очередь, приводит к повышению содержания цинка в дымовой пыли электродуговых печей . По состоянию на 2000 год вельц-процесс считается « наилучшей доступной технологией » извлечения цинка из дымовой пыли, и этот процесс используется в промышленных масштабах во всем мире. [7]
По состоянию на 2014 год вельц-процесс является предпочтительным или наиболее широко используемым процессом восстановления цинка из пыли электродуговых печей (90%). [8]
Альтернативные производственные и экспериментальные процессы восстановления цинка включают обработку в вращающемся поде гранулированной цинксодержащей пыли ( завод Kimitsu , Nippon Steel); [9] [10] процесс SDHL (Сааге, Диттрих, Хаше, Лангбейн), являющийся эффективной модификацией процесса Вельца; [3] «процесс ДК» — модифицированный доменный процесс, в котором из доменной пыли, шламов и других отходов производится чугун и цинковая (оксидная) пыль; [11] и процесс ПРИМУС (многоступенчатая печь для улетучивания цинка). [12] [13]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Клэй и Шунраад 1976 , с. 11.
- ^ Харрис 1936 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Стюарт, Дейли и Стивенс 2000 , Извлечение оксида цинка из вторичного сырья: Новые разработки вельц-процесса.
- ^ Клей и Шунраад 1976 , стр. 11, 13.
- ^ Антрекович и др. 2014 , стр. 118.
- ^ Антрекович и др. 2014 , стр. 119.
- ^ Стюарт, Дейли и Стивенс 2000 , Восстановление оксида цинка из вторичного сырья: Новые разработки вельц-процесса .
- ^ Антрекович и др. 2014 , стр. 117–118, 119.
- ^ Ода, Хироши; Ибараки, Тецухару; Такахаси, Масахару (июль 2002 г.), «Технология переработки пыли с помощью печи с вращающимся подом» (PDF) , Технический отчет Nippon Steel , вып. 86
- ^ Ода, Хироши; Ибараки, Тецухару; Абэ, Юичи (июль 2006 г.), «Система переработки пыли с помощью печи с вращающимся подом» (PDF) , Технический отчет Nippon Steel , вып. 94
- ^ Хиллманн, Карстен; Сассен, Карл-Йозеф (2006), «Решения для пыли и шламов конвертерного процесса» (PDF) , Шталь и Эйзин , 126 (11)
- ^ Дж.Л., Рот; Р., Мир; Хансманн, Т.; Монаи, Дж.; Солви, М. (ноябрь 2001 г.). «ПРИМУС, новый процесс переработки побочных продуктов и производства первичного железа». Обзор металлургии . 98 (11): 987–996. дои : 10.1051/металл: 2001140 .
- ^ «Процесс PRIMUS от Пауля Вюрта: передовая технология переработки побочных продуктов железа и стали путем прямого восстановления» , www.innovation.public.lu , 3 августа 2003 г.
Источники
[ редактировать ]- Клэй, Дж. Э.; Шунраад, GP (август 1976 г.), «Обработка силикатов цинка вельц-процессом» (PDF) , Журнал Южноафриканского института горного дела и металлургии : 11–14.
- Харрис, Уильям Э. (1936), «Вельц-процесс» , AIME Transactions , 121 Металлургия свинца и цинка: 702–720.
- Стюарт, Дональд Л. (младший); Дейли, Джеймс С.; Стивенс, Роберт Л., ред. (2000), «Четвертый международный симпозиум по вторичной переработке металлов и технических материалов. Часть 1», Материалы симпозиума, организованного Комитетом по переработке отдела добычи и переработки подразделения легких металлов компании TMS, 22-25 октября 2000 г.
- Антрекович, Юрген; Штайнлехнер, Стефан; Унгер, Алоис; Рёслер, Гернот; Пихлер, Кристоф; Румпольд, Рене (2014), «9. Переработка цинка и отходов», Уоррелл, Эрнст; Рейтер, Маркус (ред.), Справочник по вторичной переработке: современное состояние для практиков, аналитиков и ученых
Внешние ссылки
[ редактировать ]