Báo cáo Nghiên cứu cải tiến thiết bị và công nghệ sản xuất bột oxit kẽm chất lượng Cao Bằng lò quay

Bé C«ng th−¬ng

C«ng ty TNHH NN MTV Kim lo¹i mµu Th¸i nguyªn

Sè hiÖu c«ng tr×nh: 229.07.RD/H§-KHCN

B¸o c¸o

§Ò tµi nghiªn cøu khoa häc

Tªn ®Ò tµi: “Nghiªn cøu c¶i tiÕn thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ

s¶n xuÊt bét oxit kÏm chÊt l−îng cao b»ng lß quay”

Chñ nhiÖm ®Ò tµi

NguyÔn V¨n TuÊn

6792

14/4/2008

Th¸i Nguyªn, th¸ng 2-2008

Bé C«ng th−¬ng

C«ng ty TNHH NN MTV Kim lo¹i mµu Th¸i nguyªn

Sè hiÖu c«ng tr×nh: 229.07.RD/H§-KHCN

B¸o c¸o

§Ò tµi nghiªn cøu khoa häc

Tªn ®Ò tµi: “Nghiªn cøu c¶i tiÕn thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ

s¶n xuÊt bét oxit kÏm chÊt l−îng cao b»ng lß quay”

C¬ quan chñ tr×: C«ng ty TNHH NN MTV Kim lo¹i mÇu Th¸i Nguyªn

Th¸i Nguyªn, ngµy

th¸ng n¨m 2008

Gi¸m §èc C«ng ty

2

TT

Hä vµ tªn

C¬ quan

Häc vÞ, chuyªn m«n

1. NguyÔn V¨n TuÊn

2. §Æng Träng §Þnh

3. Lª Minh Khai

KS – CBKT

C«ng ty KLM Th¸i Nguyªn

KS – TP. LuyÖn kim

KS – G§ C«ng ty

KS – PG§ C«ng ty

KS – CBKT

nt

4. Vò Ngäc Hoµ

nt

5. NguyÔn V¨n KÕ

6. L÷ ThÞ Thanh H¶i

7. NguyÔn V¨n Th¸u

8. §inh ThÞ Sõ

nt

KS – Ho¸ PT

nt

KS – TP. KÕ to¸n TK

TP. KCS

nt

9. Lª Ngäc D¾c

KS – TP. KÕ ho¹ch KT

KS. LK. G§ XN LKM II

KS. PG§ XN LKM II

KS. Q§ PX lß quay

nt

10. Lª Ngäc Th¹o

11. NguyÔn Thanh Giang

12. Hoµng V¨n Quang

XN LuyÖn kim mÇu II

nt

3

Môc lôc

Trang

5

6

LêI NãI §ÇU

PhÇn I: Tæng quan

I. C¬ së ph¸p lý-xuÊt xø cña ®Ò tµi vµ tÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi

II. Môc tiªu nghiªn cøu cña ®Ò tµi

6

III. §èi t−îng, ph¹m vi nghiªn cøu cña ®Ò tµi

IV. TÝnh chÊt lý, ho¸ häc vµ øng dông cña ZnO

V. Tæng quan t×nh h×nh nghiªn cøu trong vµ ngoµi n−íc

PhÇn II. Thùc nghiÖm nghiªn cøu

6

7

8

25

30

I. Ph−¬ng ph¸p tiÕn hµnh nghiªn cøu

II. ThiÕt bÞ, dông cô, nguyªn vËt liÖu vµ ho¸ chÊt sö dông cho nghiªn cøu

III. Nghiªn cøu c¶i tiÕn thiÕt bÞ, c«ng nghÖ nh»m n©ng cao chÊt l−îng s¶n

phÈm, c¶i thiÖn m«i tr−êng

32

IV. Thö nghiÖm s¶n xuÊt

37

39

42

44

46

47

V. Dù kiÕn c¸c chØ tiªu KTKT ¸p dông vµo thùc tÕ s¶n xuÊt

VI. Xö lý m«i tr−êng

PhÇn III. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ

Tµi liÖu tham kh¶o

Phô lôc

4

Lêi nãi ®Çu

Vá qu¶ ®Êt chøa kho¶ng 0,02 %kÏm. Ng−êi ta ch−a ph¸t hiÖn cã kÏm thiªn

nhiªn vµ kÏm cã ¸i lùc ho¸ häc lín víi oxy, l−u huúnh vµ c¸c nguyªn tè kh¸c nªn

th−êng thÊy kÏm ë d¹ng hîp chÊt oxit, sunfua v.v…Tuú theo d¹ng tån t¹i cña kÏm

trong hîp chÊt thiªn nhiªn mµ ng−êi ta chia chóng ra c¸c lo¹i kho¸ng vËt kh¸c

nhau. Cã hµng chôclaäi kho¸ng vËt kÏm, trong ®ã cã hai nhãm th−êng gÆp lµ

kho¸ng vËt sunfua vµ kho¸ng vËt oxit. ë n−íc ta, kho¸ng vËt kÏm ph©n bè t−¬ng

®èi réng: B¾c K¹n, Th¸i Nguyªn, Lai Ch©u, Thanh Ho¸, Qu·ng Ng·i…

ZnO lµ mét trong c¸c s¶n phÈm hãa chÊt quan träng, ®−îc c¸c lÜnh vùc øng

dông nh− lµm nguyªn liÖu cho s¶n xuÊt s¬n, phô gia trong nhùa, giÊy, sîi hãa häc,

cao su... ®Òu g¾n bã chÆt chÏ víi ®êi sèng hµng ngµy cña con ng−êi.. ngoµi ra cßn

®−îc sö dông lµm men gèm sø, thuû tinh, d−îc, mü phÈm v..v.

N¨m 2007, C«ng ty TNHHNN mét thµnh viªn Kim lo¹i mÇu Th¸i Nguyªn

®−îc Bé C«ng nghiÖp giao nhiÖm vô nghiªn cøu ®Ò tµi sè 229.07.RD/H§-KHCN:

“Nghiªn cøu c¶i tiÕn thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ s¶n xuÊt bét oxit kÏm chÊt l−îng cao

b»ng lß quay”. Nh»m t¹o ra s¶n phÈm cã chÊt l−îng cao, n©ng cao gi¸ trÞ xuÊt

khÈu vµ t¹o nguyªn liÖu s¶n xuÊt cho c¸c ngµnh c«ng nghiÖp giÊy, cao su, s¬n, ®å

sø.... T¹o ra h−íng míi träng s¶n xuÊt bét oxit kÏm chÊt l−îng cao b»ng hÖ thèng

lß quay cho C«ng ty, t¹o c«ng ¨n viÖc lµm cho ng−êi lao ®éng vµ sù gãp phÇn vµo

sù ph¸t triÓn l©u dµi cña C«ng ty. §ång thêi ®ãng gãp mét phÇn vµo chiÕn l−îc

ph¸t triÓn ngµnh c«ng nghiÖp cña ViÖt Nam.

Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi, chóng t«i ®· nhËn ®−îc sù ñng hé vµ gióp

®ì tËn t×nh cña L·nh ®¹o Bé C«ng th−¬ng, Vô Khoa häc C«ng nghÖ Bé C«ng

th−¬ng, Tæng C«ng ty Kho¸ng s¶n - TKV. L·nh ®¹o C«ng ty TNHHNN MTV Kim

lo¹i mÇu Th¸i Nguyªn, c¸c Phßng kü thuËt, c¸c Phßng qu¶n lý C«ng ty, XN LuyÖn

kim mÇu II. Xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù gióp ®ì tËn t×nh ®ã.

5

PhÇn I. Tæng quan

I. C¬ së ph¸p lý- xuÊt xø cña ®Ò tµi vµ tÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi

Lß quay sè I ®· s¶n xuÊt ®−îc h¬n 10 n¨m, hÖ thèng lµm nguéi, qu¹t hót,

buång thu bôi vµ èng khãi ®· xuèng cÊp nghiªm träng, mÆt kh¸c lß quay sè I tr−íc

®©y mua l¹i cña C«ng ty gang thÐp tõ lß luyÖn s¾t xèp, lß ng¾n, ®é dèc Ýt, hÖ thèng

lµm nguéi, buång thu bôi kh«ng hîp lý, lao ®éng thñ c«ng nhiÒu, m«i tr−êng lao

®éng ®éc h¹i, n¨ng suÊt lß (600 t/n), thùc thu kim lo¹i (72%) rÊt thÊp, tiªu hao

than, tiªu hao ®iÖn lín so víi lß II, III. V× vËy cÇn ph¶i c¶i t¹o nèi dµi thªm lß, c¶i

t¹o n©ng cao hÖ thèng buång « xy ho¸ vµ kªnh dÉn, c¶i t¹o l¹i hÖ thèng lµm nguéi

bÒ mÆt gâ ®Ëp c¬ khÝ, buång thu bôi tuý v¶i rung rò tù ®éng, t¨ng n¨ng suÊt lß lªn

1.000 T/N, t¨ng thùc thu lªn 80%, gi¶m tiªu hao tói v¶i, ®iÖn, than, c¶i thiÖn ®iÒu

kiÖn lao ®éng vµ gi¶m chi phÝ lao ®éng, lµ hÕt søc cÇn thiÕt.

Lß I sau khi c¶i t¹o xong sÏ s¶n xuÊt bét kÏm 90% ZnO thay thÕ lß Vªtªrin

s¶n xuÊt bét 90% ZnO. Thùc thu ë lß quay sè I (80%) cao h¬n rÊt nhiÒu so víi thùc

thu lß Vªtªrin (52%), Chi phÝ s¶n xuÊt bét 90% ZnO t¹i lß quay chØ b»ng 70% so

víi lß Vªtªrin. Dù kiÕn 75% s¶n phÈm ®¹t chÊt l−îng 90% ZnO (bét tuÝ v¶i), cßn

l¹i 25% bét ®¹t chÊt l−îng 60% Zn (bét èng cong, kªnh).

II. Môc tiªu nghiªn cøu cña ®Ò tµi

- Kh¶o s¸t, ®¸nh gi¸ hiÖn tr¹ng thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ hiÖn t¹i.

- Nghiªn cøu c¶i tiÕn thiÕt bÞ (thiÕt kÕ, chÕ t¹o, l¾p ®Æt).

- Nghiªn cøu hoµn thiÖn c«ng nghÖ nh»m n©ng cao chÊt l−îng s¶n phÈm, c¶i

thiÖn m«i tr−êng.

- Thö nghiÖm s¶n xuÊt, ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶.

III. §èi t−îng, ph¹m vi nghiªn cøu cña ®Ò tµi

1- Nghiªn cøu tæng quan tµi liÖu: Quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt 90% ZnO

2- LËp ph−¬ng ¸n lÊy mÉu, nghiªn cøu thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt nguyªn liÖu.

3- Nghiªn cøu c«ng nghÖ, thiÕt bÞ vµ x©y dùng c¸c chØ tiªu KTKT chñ yÕu,

x¸c ®Þnh chÊt l−îng s¶n phÈm ®¹t ®−îc.

4 - §Ò xuÊt d©y chuyÒn c«ng nghÖ - thiÕt bÞ ®¸p øng nhu cÇu s¶n xuÊt - m«

h×nh s¶n xuÊt c«ng nghiÖp.

6

IV. TÝnh chÊt lý, ho¸ häc vµ øng dông cña ZnO

4.1.TÝnh chÊt cña ZnO

Oxit kÏm ZnO: lµ lo¹i bét mÇu tr¾ng, h¬i vµng trong l−îng riªng 5,42, bÒn

®èi víi nhiÖt; khi ®un nãng chuyÓn sang mÇu vµng chanh, khi ®Ó nguéi l¹i cã mµu

nh− cò. Sinh ra do kÏm bÞ oxy ho¸ hay thiªu «xy ho¸ kÏm sunfua, thiªu ph©n huû

ZnCO₃hoÆc cho NH₄OH t¸c dông víi dung dÞch ZnSO₄t¹o thµnh Zn(OH)₂kÕt

tña, sau ®ã ®em nung kÕt tña thu ®−îc ZnO.

KÏm «xit nãng ch¶y ë 1.970^oC. KÏm «xit th¨ng hoa ë trªn 1000^oC. ë 1400^oC

¸p suÊt th¨ng hoa ®¹t 3mm Hg, 1500^oC ®¹t 10,4 mmHg. NhiÖt nãng ch¶y cña kÏm

«xit ë 2.250^oC b»ng 4470 cal/ mol.

KÏm «xit bÞ CO, C vµ c¸c chÊt hoµn nguyªn kh¸c hoµn nguyªn thµnh kÏm

kim lo¹i.

(1) ZnO + CO = Zn +CO₂

Ph¶n øng (1) ë nhiÖt ®é thÊp h¬n 600⁰C tiÕn hµnh rÊt chËm, nh−ng ë nhiÖt ®é

trªn 800⁰C tiÕn hµnh rÊt nhanh.

NÕu cã Fe₂O₃th× ë 650⁰C sÏ sinh ra ferit kÏm ZnO.Fe₂O₃, 2ZnO.Fe₂O₃,

4ZnO.Fe₂O₃… nhiÖt ®é cµng cao kh¶ n¨ng sinh ra cµng lín. Ferit kÏm kh«ng tan

trong axit lo·ng hay trong n−íc.

ZnO còng t¸c dông víi Al₂O₃, SiO₂t¹o thµnh kÏm aluminat vµ silicat lµ

nh÷ng hîp chÊt khã tan vµ khã hoµn nguyªn.

4.2. øng dông cña bét ZnO

KÏm «xit th−êng dïng ®Ó s¶n xuÊt kÏm kim lo¹i, hîp chÊt ho¸ häc hoÆc pha

chÕ mét sè s¶n phÈm kh¸c. Trõ «xit kÏm dïng ®Ó luyÖn kÏm, trong c¬ cÊu sö dông

cña ngµnh ho¸ chÊt th× 65% «xit dïng chÕ t¹o s¬n, 25% chÕ t¹o cao su, 10% cho

c¸c yªu cÇu kh¸c.

KÏm «xit dïng cho c¸c ngµnh ho¸ chÊt yªu cÇu ®é h¹t bÐ 0,15 - 10 micr«n,

khèi l−îng riªng 5,5g/cm3, ®é bao phñ 100 g/m², kh¶ n¨ng chøa dÇu 12 - 14, ®é

chiÕt quang n_D= 1,95 - 2,05, mµu tr¾ng, kh«ng tan trong n−íc, t¸c dông víi CO2

trong kh«ng khÝ t¹o thµnh mµng cacb«nat, kÏm «xit dïng cho luyÖn kim kh«ng cao

nh− ngµnh ho¸ chÊt.

7

Ch¼ng h¹n bét oxit kÏm dïng trong thuèc thö ®ßi hëi chøa Ýt nhÊt

98,5%ZnO, l−îng t¹p chÊt tèi ®a cho phÐp trong bét ZnO nh− sau:

B¶ng 1: ChÊt l−îng cña bét 98,5%ZnO

TT

1

T¹p chÊt

ChÊt kh«ng tan trong n−íc

Clorua (Cl)

%

0,02

2

0,01

3

Sunfat (SO₄)

0,02

4

Nitrat (NO₃)

0,01

5

S¾t (Fe)

0,005

0,001

0,25

6

Asen (As)

7

Kim lo¹i kiÒm vµ kiÒm thæ (d¹ng sunfat)

§ång (Cu)

8

0,005

0,05

9

Ch× (Pb)

10

Mangan (Mn)

0,001

V. Tæng quan t×nh h×nh nghiªn cøu trong vµ ngoµi n−íc

Cã hai ph−¬ng ph¸p luyÖn kÏm «xit: Ho¶ luyÖn vµ Thuû luyÖn.VÒ Thuû

luyÖn s¬ l−îc tãm t¾t nh− sau: dïng dung dÞch axit hoµ t¸ch quÆng kÏm, sau ®ã

khö t¹p råi cho thuû ph©n kÕt tña kÏm hi®r«xit, ®em nung ph©n huû hi®r«xit sÏ

®−îc kÏm «xit. Ng−êi ta dïng dung dÞch trung tÝnh cña qu¸ tr×nh thuû luyÖn ®em

thuû ph©n b»ng am«n hi®r«xit ®Ó ®−îc kÏm hi®r«xit vµ am«n sunfat. Nung kÏm

hi®r«xit ®−îc kÏm «xit, am«n sunfat dïng lµm ph©n bãn.

VÒ ho¶ luyÖn kÏm «xit, dïng c¸c ph−¬ng ph¸p sau:

+ LuyÖn kÏm «xit tõ kim lo¹i: ch−ng bèc h¬i kim lo¹i kÏm råi «xy ho¸ h¬i

®ã thµnh «xit vµ thu håi ë d¹ng bét. KÏm «xit nµy th−êng dïng trong ngµnh ho¸

chÊt.

+ LuyÖn kÏm «xit tõ quÆng hay c¸c nguyªn liÖu chøa kÏm kh¸c: LuyÖn hoµn

nguyªn bèc h¬i kÏm råi «xy ho¸ tiÕp thµnh «xit.

5.1. T×nh h×nh nghiªn cøu ë n−íc ngoµi

5.1.1. LuyÖn bét oxit kÏm tõ kÏm kim lo¹i

8

a) LuyÖn kÏm oxit b»ng lß èng ch−ng ngang :

èng ch−ng mét ®Çu bÞt kÝn, mét ®Çu cã lç tho¸t h¬i kÏm ®−îc nèi víi bé

phËn oxyho¸, kh«ng cã bé phËn ng−ng tô. èng ch−ng yªu cÇu mÞn, ch¾c ®Ó kÏm

láng kh«ng thÊm ra ngoµi. h−êng ng−êi ta chÕ t¹o èng ch−ng b»ng 70%

cacborundium vµ 30% ®Êt sÐt chÞu nhiÖt.

Dïng kÏm sè kh«ng ®Õn sè ba lµm nguyªn liÖu luyÖn bét oxit kÏm. KÏm nµy

chøa Ýt t¹p chÊt. ®Æc biÖt lµ ch× vµ cadimi nªn chÊt l−îng tèt.

KÏm thái n¹p vµo èng ch−ng ®−îc nung nãng gi¸n tiÕp lªn trªn mét ngh×n ®é

b»ng khÝ ®èt, khÝ lß sinh khÝ hay dÇu. KÏm bÞ bèc h¬i bay ra vµ bÞ oxy cña kh«ng

khÝ oxy ho¸ thµnh oxit. Chóng ®−îc thu håi ë thiÕt bÞ thu bôi tói v¶i.

NhiÖt ®é trong buång nung èng ch−ng kho¶ng 1300-1350⁰C, trong èng

ch−ng kho¶ng 1200-1100⁰C, trong buång oxy ho¸ lµ kho¶ng 1200⁰C, ë buång thu

bôi träng lùc lµ 800⁰C vµ ë buång thu bôi tói v¶i trªn 100⁰C. Mçi èng ch−ng cã

ng¨ng suÊt 45 kg/h.

B¶ng 2 : ChÊt l−îng kÏm oxit khi luyÖn b»ng lß èng ch−ng ngang

Lo¹i

1

2

3

4

ChØ tiªu

%ZnO

99,5

0,075

0,008

0,10

99

0,5

0,1

0,2

99

%PbO

0,3

0,8

% kh«ng tan trong HCl

%Kh«ng tan trong n−íc muèi

0,015

0,15

0,03

0,2

b) LuyÖn kÏm oxit b»ng lß tang quay:

§Ó c¬ khÝ ho¸ vµ c−êng ho¸ qu¸ tr×nh, ng−êi ta dïng lß tang quay ®Ó ch−ng

kÏm.

Lß ®−îc nung nãng b»ng khÝ ®èt hay dÇu. NhiÖt ®é vïng kim lo¹i láng lµ

950-1000⁰C. Lß nµy mçi ngµy ®ªm xö lý ®−îc 10 tÊn kÏm.

S¶n xuÊt mét tÊn kÏm oxit tèn chõng 0,873 tÊn kÏm vµ 80-90 kg dÇu.

ChÊt l−îng kÏm oxit tèt : 99,5%ZnO, 0,36-0,38%PbO, 0,01 %kÏm kim lo¹i.

Tuy cã nh−îc ®iÓm lµ khi lµm s¹ch lß ph¶i lao ®éng nÆng nhäc, nh−ng nã cã

nhiÒu −u ®iÓm h¬n lß èng ngang nªn ®−îc dïng nhiÒu.

9

5.1.2. LuyÖn bét oxit kÏm tõ quÆng vµ c¸c nguyªn liÖu kh¸c

a) LuyÖn kÏm oxit b»ng lß vªt¬rin

Vªt¬rin lµ ph−¬ng ph¸p s¶n xuÊt bét oxit kÏm tõ quÆng vµ c¸c nguyªn liÖu

chøa kÏm kh¸c. Ph−¬ng ph¸p nµy ph¸t triÓn t−¬ng ®èi sím, thÝch hîp víi nh÷ng

n¬i s¶n xuÊt thñ c«ng, kinh tÕ ch−a ph¸t triÓn.

§Ó gi¶m l−îng nhiÖt mÊt m¸t, ng−êi ta thiÕt kÕ mçi tæ 4 lß chung t−êng. Mçi

tæ lß cã diÖn tÝch 6-35 m². PhÝa trªn ®Ønh lß x©y èng oxy ho¸ chung nèi víi hÖ

thèng lµm nguéi tù nhiªn vµ hÖ thèng buång l¾ng, buång thu bôi tói v¶i. Trong lß

cã ®Æt ghi b»ng mangan hay b»ng thÐp chÞu nhiÖt. D−íi ghi qu¹t giã theo yªu cÇu

cña qu¸ tr×nh.

§Ó tiÕt kiÖm than, ng−êi ta lîi dông nhiÖt khÝ lß ®Ó nung nãng giã tr−íc khi

thæi vµo lß. Th−êng nhiÖt ®é giã nãng kho¶ng 250-300⁰C.

§Ó c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn lµm viÖc, c−êng ho¸ qu¸ tr×nh, ng−êi ta dïng ghi xÝch

thay ghi cè ®Þnh.

Kü thuËt luyÖn lß vªt¬rin nh− sau:

LiÖu lß gåm quÆng vµ than d¹ng bét ®−îc trén ®Òu víi nhau. QuÆng cã hµm

l−îng kÏm tõ 15-75%. NÕu lµ quÆng sunfua th× ph¶i thiªu oxy ho¸ ®Ó khö hÕt l−u

huúnh, nÕu lµ quÆng oxit ph¶i nung khö n−íc kÕt tinh vµ ph©n huû quÆng tr−íc.

Than hoµn nguyªn phØa dïng lo¹i than chøa c¸cbon cao, Ýt chÊt bèc vµ l−u huúnh.

NÕu than nhiÒu l−u huúnh, quÆng l¹i chøa ch× th× s¶n phÈm sÏ chøa nhiÒu ch× lµm

gi¶m chÊt l−îng cña kÏm oxit. Cã thÓ dïng than antraxit hay than cèc. QuÆng vµ

than ®Òu ph¶i nghiÒn nhá ®Õn cì h¹t nhÊt ®Þnh. Tû lÖ phèi liÖu (quÆng vµ than) phô

thuéc vµo hµm l−îng kÏm trong quÆng, th−êng phèi than gÊp mÊy lÇn tÝnh to¸n lý

thuyÕt. VÝ dô khi xö lý quÆng chøa 60%Zn th× ph¶i phèi theo tû lÖ quÆng/than b»ng

1/0,6÷0,8. Ngoµi than hoµn nguyªn ra, cßn tèn thªm chõng 300 kg than lãt ®Ó ®èt

(tÝnh cho 1 tÊn quÆng).

LiÖu lß cÇn trén lü, ®−a ®i Ðp b¸nh hay vª viªn, sau ®ã sÊy kh«.

Khi luyÖn, ®Çu tiªn ph¶i nhãm lß ®èt ch¸y líp than ®Öm trªn ghi. Sau khi líp

than ®ã ch¸y tèt sÏ n¹p liÖu lß lªn trªn víi chiÒu dµy kho¶ng 10-20 cm.

NhiÖt ®é buång lß gi÷ ë 1200-1300⁰C. CÇn khèng chÕ nhiÖt ®é lß tèt, kh«ng

®Ó nhiÖt dé qu¸ cao lµm ch¶y liÖu g©y ¸ch t¾c, còng kh«ng ®Ó nhiÖt ®é qu¸ thÊp

10

qu¸ tr×nh hoµn nguyªn sÏ kÐo dµi. Trong qu¸ tr×nh hoµn nguyªn, cÇn b¶o ®¶m than

ch¸y tèt vµ ®Òu. Th−êng mét chu tr×nh luyÖn gåm: ®èt lß kho¶ng 1,5 h; luyÖn hoµn

nguyªn 3-5 h; ngõng ®¸nh xØ lß 1-1,5h. Tæng céng mÊt 6-8h.

Kü thuËt luyÖn lß ghi xÝch t−¬ng tù nh− ghi cè ®Þnh. LiÖu lß còng cÇn chuÈn

bÞ kü. Tû lÖ quÆng/than = 4/1÷3/1 lín h¬n lo¹i lß ghi cè ®Þnh nhiÒu. Dïng b· giÊy

®Ó Ðp b¸nh hay vª viªn liÖu lß. Th−êng dïng than c¸m Ðp thµnh côc hay dïng than

cñ lãt ghi. Than nµy ®−îc r¶i mét líp dµy 18-20 cm b»ng phÓu riªng ®Æt phÝa tr−íc

phÓu liÖu. Líp liÖu lß còng cã chiÒu dµy chõng 20 cm. ë buång hoµn nguyªn h¬i

kÏm bèc lªn bÞ oxy d− cña khÝ lß vµ kh«ng khÝ ®ît hai oxy ho¸ vµ bÞ khÝ lß cuèn

mang vµo hÖ thèng lµm nguéi vµ thu bôi. B· ®−îc ®æ vµo phÓu ®Æt ë ®u«i lß.

LuyÖn kÏm oxit b»ng lß vªt¬rin cã thÓ ®¹t tû lÖ bèc h¬i vµ thu håi kÏm 80-

85%. B· kÏm kho¶ng 5-6%. Nãi chung quÆng chøa kÏm cµng cao, kü thuËt luyÖn

cµng tèt, hiÖu suÊt thu håi cµng cao. Th−êng b· chøa kÏm vµ than cao cho nªn cÇn

tiÕp tôc xö lý ®Ó thu håi chóng.

Bét oxit kÏm thu ®−îc cã chÊt l−îng xuÊt h¬n kÏm oxit s¶n xuÊt tõ kÏm kim

lo¹i nhiÒu. ChÊt l−îng kÏm oxit thu ®−îc phô thuéc nhiÒu vµo liÖu ban ®Çu. Th−êng

s¶n xuÊt ®−îc c¸c lo¹i kÏm oxit sau:

B¶ng 3: ChÊt l−îng kÏm oxit lß Vªt¬rin

TT

1

Lo¹i kÏm oxit

1

2

3

4

%ZnO

95

3

92

6

83

12

75

22

2

%PbO

3

Muèi sunfat

0,5

<0,005

<1

1

1,7 2,5

<0,1 <0,1

<1,5 <1,8

0,3 0,5

<0,1 <0,1

1,5 1,5

4

%B· kh«ng tan trong HCl

%ChÊt tan trong n−íc muèi

%Chøa clo

<0,1

<1

5

6

0,15

<0,1

1,5

0,15

<0,1

1,5

7

%Chøa As₂O₃

8

%Lo¹i kh«ng qua sµng 0,004mm

NÕu xö lý quÆng sunfua ®· thiªu tèt, kh«ng chøa ch×, cã thÓ ®−îc kÏm oxit

chøa ZnO trªn 98,5%, PbO≤1,5%.

11

S¶n xuÊt kÏm oxit b»ng lß vªt¬rin cã c¸c −u ®iÓm chÝnh lµ: cÊu t¹o lß ®¬n

gi¶n, dÓ chÕ t¹o vµ thi c«ng, vèn ®Çu t− thÊp, qu¸ tr×nh thao t¸c kü thuËt t−¬ng ®èi

®¬n gi¶n, thÝch hîp víi s¶n xuÊt nhá, thñ c«ng.

LuyÖn lß vªt¬rin cã nh−îc ®iÓm lín: rÊt tèn than, tû lÖ thu håi kim lo¹i thÊp,

b· chøa kÏm cao (cÇn xö lý tiÕp), chÊt l−îng s¶n phÈm xÊu, ®iÒu kiÖn lao ®éng

kh«ng tèt, nhÊt lµ khi dïng lß ghi cè ®Þnh.

b) LuyÖn kÏm oxit b»ng lß ®iÖn trë

Lß cã chiÒu cao 11,3m, ®−êng kÝnh 1,75-2,44m, cùc ®iÖn cã ®−êng kÝnh 304

mm. C¸c cùc ®Æt c¸ch nhau 8,3m. Lß lín cã 6 cùc, lß bÐ cã 4 cùc. §iÖn thÕ dÉn vµo

lß ë hai cùc lµ 190-260V. C«ng suÊt mçi ®iÖn cùc cùc kho¶ng 600 kVA. NÕu phèi

liÖu 70% quÆng, 30%cèc vµ tèc ®é n¹p liÖu 37kg/phót, th× lß ph¶i cã c«ng suÊt

2000 kVA; nÕu n¹p 52 kg/phót lß ph¶i cã c«ng suÊt 3000kVA.

Lo¹i lß bÐ cã c«ng suÊt 20 tÊn ngµy, lß lín 30 tÊn ngµy. Tiªu hao ®iÖn n¨ng

kho¶ng 2,3 kwh/kg kÏm oxit.

QuÆng dïng cho lß ®iÖn trë ph¶i nung hay thiªu kÕt tr−íc. QuÆng ®−îc thiªu

®Ó khö tèt l−u huúnh, ch×, cadimi. QuÆng cïng than phèi theo tû lÖ ®· ®Þnh, ®−îc

n¹p vµo lß èng quay nung tr−íc lªn 800-850⁰C ®Ó khö Èm, chÊt bèc, c¸c chÊt dÓ

bay h¬i vµ cung cÊp liÖu nãng cho lß luyÖn.

ë trong lß, h¬i kÏm ®−îc hoµn nguyªn bay ra cïng khÝ lß vµo buång oxy

ho¸. Lß lín cã bèn cöa, lß bÐ cã mét cña tho¸t h¬i kÏm vµo buång oxy ho¸, th−êng

bè trÝ hai buång oxy ho¸ ë hai bªn h«ng lß.

§iÒu chØnh ®é h¹t oxit b»ng c¸ch thay ®æi nhiÖt ®é buång oxy ho¸, tèc ®é

nguéi vµ tèc ®é cña dßng khÝ. Muèn cã ®é h¹t oxit mÞn, tèc ®é oxy ho¸ vµ tèc ®é

lµm nguéi nhanh, nhiÖt ®é buång oxyho¸ cao.

NhiÖt ®é trong buång oxy ho¸ kho¶ng 200-1000⁰C. KÏm oxit cã ®é h¹t tõ

0,01 ®Õn 1 micron. KhÝ chøa kÏm oxit trong lo oxy ho¸ ®i qua thiÕt bÞ lµm nguéi

b¨ng n−íc, sau ®ã vµo xyclon vµ vµo thiÕt bÞ thu bôi tÝu v¶i. §Ó gi¶m nhiÖt ®é tr−íc

khi vµo tói v¶i, cÇn ph¶i cho thªm kh«ng khÝ ®Ó b¶o ®¶m nhiÖt ®é d−íi 130⁰C.

12

Thµnh phÇn kÏm oxit thu ®−îc cã chÊt l−îng kh¸ tèt 98-99,5% ZnO,

0,3%Pb, 0,01%Cd, c¸c chÊt tan trong n−íc chiÕm 0,7%, cÆn kh«ng tan trong axit

HCl chiÕm 0,15%.

§©y lµ ph−¬ng ph¸p s¶n xuÊt kÏm oxit tõ quÆng cã chÊt l−îng cao, n¨ng suÊt

lín, tr×nh ®é c¬ giíi ho¸ cao, cã thÓ tù ®éng ho¸ hoµn toµn.

Nã ®−îc dïng ë mét sè n−íc trªn thÕ giíi nh− nhµ m¸y mikaisi (nhËt) ;

K«mdoro Kivadavia (Achentina).

Tuy nhiªn ph−¬ng ph¸p s¶n xuÊt nµy cã nh−îc ®iÓm : ph¶i dïng liÖu khã

nãng ch¶y, chuÈn bÞ liÖu cÈn thËn vµ tèn kÐm, tèn vËt liÖu chÞu löa, l−îng håi liÖu

chiÕm tû lÖ cao, ph©n lo¹i phøc t¹p.

b) LuyÖn kÏm oxit b»ng lß èng quay

Lß èng quay xuÊt hiÖn vµ ®Çu thÕ kû 19 víi môc ®Ých luyÖn kÏm. Nh−ng v×

kh«ng ng−ng tô ®−îc kÏm nªn dïng ®Ó luyÖn ra kÏm oxit. HiÖn nay lß èng quay lµ

thiÕt bÞ ®−îc dïng réng r·i ®Ó s¶n xuÊt kÏm oxit, xö lý c¸c nguyªn liÖu chøa kÏm,

ch×, kÓ c¶ lµm giÇu quÆng oxit nghÌo.

Lß èng quay, dµi 32-180m ®−êng kÝnh 1,5-6m. Vá lß b»ng thÐp nåi h¬i dÇy

20 mm, phÝa trong cã lãt g¹ch chÞu löa. Tuú tÝnh chÊt tõng vïng cña lß, ng−êi ta l¸t

c¸c lo¹i g¹ch chÞu löa thÝch hîp, ®Çu lß vÒ phÝa chÊt liÖu th−êng l¸t b»ng g¹ch

samèt tèt, cã chiÒu dÇy 250 mm. C¸c vïng kh¸c v× nhiÖt ®é cao th−êng, dÓ bÞ ¨n

mßn vµ bµo mßn nªn x©y b»ng g¹ch cromagiedit (200*155*65/55) trªn líp g¹ch

sam«t tiªu chuÈn. §Ó kÐo dµi tuæi thä, mét sè x−ëng (ë T©y §øc) khi xö lý lo¹i liÖu

FeS ng−êi ta x©y xen kÏ g¹ch cromagiedit víi g¹ch samèt, khi g¹ch sam«t bÞ mßn,

nã sÏ t¹o thµnh c¸c tói chøa stªn láng, trµnh t¹o thµnh kÕt t¶ng ng¨n c¶n sù vËn

chuyÓn cña liÖu trong lß. Lß èng quay ®−îc ®Æt trªn hÖ thèng con l¨n. Mçi lß cã

hai hay ba hÖ thèng con l¨n. Lß ®Æt nghiªng 3-5⁰vµ quay víi tèc ®é 0,75-1

vßng/phót. Tèc ®é quay phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña liÖu, ®iÒu kiÖn kü thuËt ch¹y

lß. Víi tèc ®é nh− trªn liÖu sÏ ë trong lß kho¶ng 2-3h.

CÊp liÖu cho lß dïng m¸y cÊp liÖu m©m xoay hoÆc kiÓu tang quay, nÕu chÊt

liÖu trôc vÝt th× èng chÊt liÖu sÏ n»m ngang theo th©n lß. §Çu n¹p liÖu còng lµ ®Çu

13

dÉn khÝ lß ra. ë ®©y khÝ nãng tíi 500⁰C ®−îc dÉn qua hÖ thèng èng lµm nguéi vµ

thu bôi tói v¶i. Quanh èng chÊt liÖu th−êng lµm nguéi b»ng n−íc ®Ó b¶o vÖ èng. HÖ

thèng n¹p liÖu gåm b¨ng t¶i hay gÇu n©ng, mét hÖ thèng phÓu chøa liÖu vµ m¸y

n¹p liÖu. HÖ thèng lµm nguéi khÝ lß lµm b»ng èng thÐp cã ®−êng kÝnh 0,5 m. Mét

hÖ thèng gåm 2-4 d·y èng song song vµ lµm nguéi b»ng ph−¬ng ph¸p tù nhiªn hay

c−ìng b−c (déi n−íc).

HÖ thèng thu bôi tói v¶i lµ bé phËn thu håi bét kÏm oxit chÝnh. Th−êng dïng

kiÓu tù ®éng cã tói b»ng d¹ hay len.

Kü thuËt luyÖn lß èng quay:

Nguyªn liÖu: Nguyªn liÖu luyÖn lß èng quay phô thuéc vµo s¶n phÈm cÇn

s¶n xuÊt. §Ó s¶n xuÊt bét kÏm oxit dïng lµm s¬n, chÊt ®én cao su vµ cho c¸c chÊt

ho¸ häc kh¸c yªu cÇu chÊt l−îng cao h¬n, chøa Ýt t¹p chÊt ®Æc biÖt lµ ch×, l−u

huúnh, cadimi … do ®ã liÖu ph¶i chøa c¸c t¹p ®ã thÊp. Muèn s¶n xuÊt kÏm oxit

chÊt l−îng cao th−êng ph¶i chuÈn bÞ liÖu rÊt cÈn thËn. Víi liÖu chøa nhiÒu t¹p chÊt

dÓ bèc ph¶i tiÕn hµnh thiªu hai lÇn, thiªu lÇn ®Çu ®Ó khö Pb, Cd, S₂, F… thiªu lÇn

hai ®Ó bèc h¬i kÏm. Thiªu khö t¹p chÊt Pb, Cd, S₂, F tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é cao, trong

m«i tr−êng oxy ho¸. NhiÖt dé khèng chÕ 1200-1250⁰C, tû lÖ than 5-6%. §Ó khö t¹p

chÊt tèt, ph¶i cho thªm pirit hay muèi ¨n; ch×, cadimi dÓ bèc h¬i ë d¹ng clorua hay

sunfua. B· cßn l¹i luyÖn kÏm oxit rÊt tèt.

LiÖu n¹p vµo lß cã ®é h¹t 5-10mm. H¹t qu¸ lín, hoµn nguyªn sÏ khã kh¨n,

h¹t qu¸ bÐ sinh ra bôi nhiÒu.

Than hoµn nguyªn th−êng dïng than antraxit hay cèc vôn. Yªu cÇu vÒ chÊt

l−îng than kh«ng cao, ®é h¹t kho¶ng 0-10mm. §é h¹t cña than kh«ng nªn qu¸ lín

v× sÏ sinh hiÖn t−îng ph©n chia tù nhiªn, trén kh«ng ®Òu víi quÆng, h¹n chÕ qu¸

trinh hoµn nguyªn. Th−êng phèi liÖu theo tû lÖ than 35-50% so víi quÆng. Trong

tr−êng hîp liÖu dÓ ch¶y, cã thÓ t¨ng than ®Ó chèng dÝnh bÕt. NÕu hµm l−îng kim

lo¹i trong liÖu cao, ph¶i dïng tû lÖ than cao. NÕu dïng ph−¬ng ph¸p thæi giã c−ìng

bøc, th× l−îng than sÏ tèn nhiÒu h¬n. Th−êng b· sau khi luyÖn cßn chøa 15-30%

than, cÇn thu håi ®Ó sö dông l¹i.

14

Ngoµi nguyªn liÖu chÝnh lµ quÆng, than cßn dïng c¸c chÊt phô gia: ®¸, v«i,

v«i t«i, pirit hay muèi ¨n. Khi xö lý liÖu chøa nhiÒu ch×, cÇn phèi thªm 1-3% pirit

hay muèi ¨n ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn cho ch× bèc h¬i tèt h¬n. §é Èm cña liÖu cã ¶nh h−ëng

lín tíi n¨ng suÊt lß vµ hiÖu suÊt bèc h¬i cña kim lo¹i.

Nãi chung cø t¨ng 1% ®é Èm, hiÖu suÊt bèc h¬i kim lo¹i gi¶m 0,5%, quÆng

cung cÊp cho lß èng quay, nÕu ®é Èm cao ph¶i sÊy ®Ó ®−a tû lÖ Èm xuèng 5-7%.

Quy tr×nh luyÖn: liÖu lß (gåm quÆng, than, trî dung, phô gia ®· sÊy) ®−îc

®−a vµo phÓu chøa. Dïng b¨ng t¶i ®−a quÆng, than, phô gia theo tû lÖ nhÊt ®Þnh vµo

m¸y trén (tang quay hay trôc vÝt) råi n¹p th¼ng vµo lß .

Do lß cã ®é dèc nhÊt ®Þnh, nªn khi liÖu quay sÏ l¨n dÇn tõ ®Çu nµy sang ®Çu

kia vµ ch¶y ra ngoµi.

NhiÖt ®é trong lß ®−îc khèng chÕ chÆt chÏ theo yªu cÇu cña qu¸ tr×nh luyÖn.

NhiÖt cung cÊp cho qu¸ tr×nh chñ yÕu do nhiÖt ch¸y cña than vµ nhiÖt oxy ho¸ cña

h¬i kÏm.

LuyÖn kÏm oxit b»ng lß èng quay cã nh÷ng −u khuyÕt ®iÓm sau:

- −u ®iÓm: LuyÖn lß èng quay cã thÓ xö lý hiÖu qu¶ c¸c lo¹i chøa kÏm, ch×-

kÏm d¹ng vôn nghÌo. Qu¸ tr×nh cã thÓ tù ®éng ho¸ hoµn toµn, ®iÒu kiÖn lao ®éng

tèt, luyÖn liªn tôc, n¨ng suÊt cao, c«ng suÊt lß lín, dÔ thao t¸c, cã thÓ quan s¸t ®−îc

qu¸ tr×nh lµm viÖc ë c¸c khu vùc kh¸c nhau. HiÖu suÊt thu håi kim lo¹i cao, xö lý

tèt liÖu tæng hîp ch×-kÏm. Dïng lo¹i nhiªn liÖu rÎ tiÒn, kh«ng cÇn chÊt l−îng cao.

- Nh−îc ®iÓm: ë lß èng quay dÓ x¶y ra kÕt t¶ng rÊt khã xö lý, do vËy thêi

gian dõng lß cã khi chiÕm 1/3-1/4 thêi gian lµm viÖc. Xö lý kÕt t¶ng lµ mét viÖc

khã kh¨n vµ nÆng nhäc, khã c¬ giíi ho¸. Tèn kh¸ nhiÒu nhiªn liÖu, b· chøa than vµ

c¸c kim lo¹i cã Ých cao, do ®ã ph¶i tiÕp tôc xö lý ®Ò thu håi nªn d©y chuyÒn dµi vµ

phóc t¹p. Lß chãng bÞ bµo mßn vµ ¨n mßn nh©t lµ vïng ph¶n øng, nªn ph¶i dïng

lo¹i g¹ch ®¾t tiÒn Cromagiedit. Xö lý lo¹i liÖu dÓ nãng ch¶y rÊt khã kh¨n.

Tuy tån t¹i c¸c nh−îc ®iÓm trªn nh−ng nã vÉn lµ thiÕt bÞ ®−îc dïng réng r·i

nhÊt hiÖn nay.

15

5.2. T×nh h×nh nghiªn cøu ë trong n−íc

HiÖn nay C«ng ty TNHHNN MTV KLM Th¸i Nguyªn cã hai khu vùc khai

th¸c quÆng kÏm lµ má KÏm ch× thuéc x· B¶n Thi - Chî §ån - B¾c K¹n vµ má KÏm

ch× Lµng HÝch - §ång HØ - Th¸i Nguyªn. Nh÷ng n¨m tr−íc ®©y C«ng ty khai th¸c

quÆng «xit kÏm chñ yÕu ®Ó xuÊt khÈu vµ mét phÇn quÆng «xit cã hµm l−îng tõ 15-

20%Zn ®Ó s¶n xuÊt ra bét «xit kÏm 60%Zn t¹i XÝ nghiÖp LuyÖn kim mµu II vµ s¶n

xuÊt bét «xit kÏm 90%ZnO t¹i XÝ nghiÖp Bét kÏm Tuyªn Quang vµ Ph©n x−ëng

Antimon t¹i mÆt b»ng C«ng ty, ë ®©y s¶n xuÊt bét ZnO 90% b»ng c«ng nghÖ lß

Vªt¬rin ®¹t thùc thu thÊp, tiªu hao nguyªn nhiªn vËt liÖu cao, lao ®éng thñ c«ng

n¨ng suÊt thÊp, v× vËy hiÖn nay C«ng ty Kim lo¹i mÇu Th¸i Nguyªn ®ang tiÕn hµnh

nghiªn cøu thiÕt bÞ, c«ng nghÖ lß quay t¹i XÝ nghiÖp LuyÖn kim mÇu II luyÖn bét

oxit kÏm 90%ZnO nh»m n©ng cao chÊt l−îng s¶n phÈm (chÊt l−îng s¶n phÈm hiÖn

nay chØ ®¹t 80%ZnO) c¶i thiÖn m«i tr−êng lµm viÖc, gi¶m tiªu hao nguyªn nhiªn

vËt liÖu, t¨ng gi¸ trÞ kinh tÕ.

16

B¶ng 4: C¸c chØ tiªu KTKT khi s¶n xuÊt bét 90%ZnO b»ng lß vªt¬rin

Sè

TT

Yªu cÇu kü

thuËt

Tªn chØ tiªu

C¸c chØ tiªu chÝnh

§VT

SL§M/TSP

I

1

Nguyªn liÖu

QuÆng vµo lß

TÊn

Hµm l−îng

% Zn

20 ±0,5

2

S¶n phÈm

Hµm l−îng kÏm

%Zn

TÊn/24giê

%

72,31

6

4

5

6

N¨ng suÊt

Thùc thu

52

Than c¸c lo¹i

Trong ®ã:

TÊn

5,90

C= 78%,

Than côc Qu¶ng Ninh Q=7800 kcal/kg

C = 70 %,

Than c¸m Qu¶ng Ninh Q=6500 kcal/kg

TÊn

2,20

3,70

®é Èm ≤ 7,5%

7

8

§iÖn n¨ng

Kwh

500

C«ng nghiÖp vµ

n−íc s¹ch

m³

6,5

1,5

5,0

N−íc :

Trong ®ã n−íc s¹ch

N−íc C«ng nghiÖp

F400, v¶i pªc« 1

líp

9

Tói v¶i pªc«

C¸i

0,17

17

PhÇn II. THùc nghiÖm nghiªn cøu

I. Ph−¬ng ph¸p tiÕn hµnh nghiªn cøu

1.1. S¬ ®å nghiªn cøu

Ph−¬ng ph¸p truyÒn thèng ®Ó s¶n xuÊt bét oxit kÏm sö dông ph−¬ng ph¸p ho¶

luyÖn b»ng lß èng quay. C¸c b−íc c«ng nghÖ s¶n xuÊt nh− sau:

1- Nghiªn cøu thµnh phÇn quÆng oxit kÏm. LÊy mÉu ®¹i diÖn ph©n tÝch thµnh

phÇn hãa häc gåm c¸c nguyªn tè: Zn; ∑Fe; SiO₂; H₂O. C¸c thµnh phÇn nµy do

Phßng KCS C«ng ty thùc hiÖn b»ng viÖc lÊy mÉu ®¹i diÖn.

2- Thùc hµnh nghiªn cøu thùc nghiÖm lùa chän thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ t¹i XÝ

nghiÖp LuyÖn kim mÇu II theo c¸c môc tiªu chÝnh lµ: C«ng nghÖ ho¶ luyÖn, thiÕt

bÞ, n¨ng suÊt, chÊt l−îng s¶n phÈm, c¸c chØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt, ®¸nh gi¸ kh¶

n¨ng cã thÓ duy tr× vµ më réng s¶n xuÊt.

3- Trªn c¬ së kÕt qu¶ thu ®−îc, lËp quy tr×nh c«ng nghÖ, qui m« s¶n xuÊt s¶n

phÈm.

4- L−u tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt bét oxit kÏm 90% ZnO b»ng lß quay (trang

bªn).

18

H×nh 1: S¬ ®å c«ng nghÖ luyÖn bét 90%ZnO b»ng lß quay

ChÊt trî dung

§¸ v«i

QuÆng kÏm «xit

ChÊt hoµn Nguyªn

(than ®¸ antraxit)

15-20% Zn

Gia c«ng nghiÒn

sµng ( < 10 mm)

sµng ( < 5 mm)

Phèi liÖu

M¸y cÊp liÖu

LuyÖn hoµn nguyªn

trong

lß èng quay

KhÝ khãi

XØ

lµm nguéi

b∙i th¶i

thu bôi

S¶n phÈm bét kÏm

khÝ th¶i s¹ch

19

1.2. C¬ së lý thuyÕt

Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña ph−¬ng ph¸p lß èng quay lµ dùa vµo tÝnh bèc h¬i cña

kim lo¹i kÏm, oxit ch× vµ sunfua ch× tèt khèng chÕ ë nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh lµm cho

chóng hoµn nguyªn vµ tho¸t ra khái liÖu, sau ®ã thu håi chóng ë d¹ng bôi cßn c¸c

t¹p chÊt kh¸c vµ c¸c kim lo¹i hay oxit kim lo¹i khã bèc h¬i n»m trong xØ.

Thùc chÊt cña qu¸ tr×nh nh− sau: liÖu trén cïng than c¸m nÕu cÇn trén thªm

c¶ ®¸ v«i lµm lµm chÊt phô gia, cho vµo qua thiÕt bÞ chÊt liÖu. LiÖu n»m trong lß

quay vËn chuyÓn tõ ®Çu lß ®Õn cuèi lß.

Do t¸c dông cña nhiÖt ®é 1000-1200⁰C vµ chÊt hoµn nguyªn c¸c oxit kim

lo¹i bÞ hoµn nguyªn thµnh kim lo¹i. Nh÷ng kim lo¹i dÓ bèc h¬i nh− kÏm, ch×,

catmi… bèc thµnh h¬i tho¸t ra cïng khÝ lß vµ bÞ oxy kh«ng khÝ oxy ho¸ thµnh oxit.

KhÝ lß ®−a qua bé phËn thu bôi. XØ th¶i dÇn tíi ®u«i lß vµ th¸o ra ngoµi.

C¸c ph¶n øng x¶y ra trong qu¸ tr×nh luyÖn:

Trong qua tr×nh luyÖn lu«n b¶o ®¶m nhiÖt ®é trong lß t−¬ng ®èi cao. NhiÖt

®é cña liÖu cao nhÊt ®¹t 1000-1150⁰C, nhiÖt ®é khÝ lß t−¬ng ®èi cao nhÊt cã thÓ ®¹t

1350⁰C. NhiÖt ®é lß cao cã lîi cho qu¸ tr×nh ph¶n øng nh−ng còng kh«ng nªn cao

qu¸ v× liÖu sÏ bÞ ch¶y láng hay nh·o ra kÕt t¶ng trong lß.

Tuú theo tÝnh chÊt cña qu¸ tr×nh x¶y ra trong lß, lß ®−îc chia lµm bèn vïng

sau:

- Vïng sÊy vµ trén liÖu: Vïng nµy n»m ë ®Çu n¹p liÖu cã chiÒu dµi 4-10m

(víi lß dµi 40m) cã nhiÖt ®é kho¶ng 500-900⁰C. T¸c dông chÝnh cña vïng nµy lµ

khö n−íc Èm, n−íc kÕt tinh, ph©n huû mét phÇn cacbonat vµ trén ®Òu liÖu. ChiÒu

dµi cña nã phô thuéc vµ hµm l−îng n−íc trong liÖu, l−îng liÖu n¹p vµo lß, nhiÖt ®é

khÝ lß…

- Vïng qu¸ ®é: Vïng nµy dµi kho¶ng 2-4m cã nhiÖt ®é 900-1100⁰C. LiÖu bÞ

nung lªn nhiÖt ®é cao, c¸c ph¶n øng b¾t ®Çu x¶y ra.

- Vïng ph¶n øng. Vïng nµy dµi 15-20m lµ vïng quan träng nhÊt, c¸c ph¶n

øng chÝnh ®Òu x¶y ra ë ®©y. NhiÖt dé khèng chÕ ë 1100-1150⁰C. NhiÖt ®é cao hay

thÊp tuú thuéc lo¹i nguyªn liÖu ®em xö lý cã ®é nãng ch¶y cao hay thÊp. ChiÒu dµi

vïng ph¶n øng quyÕt ®Þnh n¨ng suÊt lß vµ hiÖu qu¶ bèc h¬i cña kim lo¹i.

20

- Vïng lµm nguéi liÖu: còng lµ vïng nung nãng kh«ng khÝ tr−íc khi vµo

vïng ph¶n øng . Vïng nµy dµi 6-10m. NhiÖt ®é tõ 1150⁰C gi¶m dÇn xuèng 800-

900⁰C tr−íc khi ra khái lß.

τ (°C)

NhiÖt ®é liÖu

1200

NhiÖt ®é khÝ lß

600

0

40

30

20

10

0

ChiÒu dµi lß (m)

H×nh 2: Sù ph©n bè nhiÖt ®é trong lß èng quay

C¸c ph¶n øng chñ yÕu:

(2) ZnO.Fe₂O₃+ FeO + C = Zn_khÝ+ FeO.Fe₂O₃+ CO – Q’

(3) ZnO.Fe₂O₃+ CaO + C = Zn_khÝ+ CaO.Fe₂O₃+ CO – Q’’

(4) ZnO.SiO₂+ FeO + C = Zn_khÝ+ FeO.SiO₂+ CO – Q’’’

(5) ZnO.SiO₂+ CaO + C = Zn_khÝ+ O.SiO₂+ CO – Q’’’’

(6) ZnO + C = Zn + CO – Q

Nh÷ng ph¶n øng nµy x¶y ra trong líp liÖu. DÜ nhiªn c¸c ph¶n øng x¶y ra trªn

viÕt ë d¹ng c¸cbon r¾n, thùc tÕ ph¶n øng víi cacbon r¾n chØ cã giíi h¹n cßn cã t¸c

dông lín lµ c¸c ph¶n øng hoµn víi CO.

Ph¶n øng hoµn nguyªn tæng qu¸t:

(7) ZnO + CO = Zn + CO₂– Q_I

(8) C+ CO₂= 2CO - Q_II

(9) ZnO + C = Zn + CO – Q

Nh÷ng ph¶n øng hoµn nguyªn cña oxit s¾t thµnh s¾t kim lo¹i s¾t nµy sÏ t¸c

dông víi oxit kÏm vµ sunfua kÏm:

(10) ZnO + Fe = FeO + Zn_khÝ

21

(11) ZnS + Fe = FeS + Zn_khÝ

§ång thêi còng x¶y ra ph¶n øng:

(12) ZnO + ZnS = 3Zn + SO₂

(13) ZnS + CaO + C = Zn_khÝ+ CaS + CO

Sunfua kÏm khã hoµn nguyªn h¬n h¬n kÏm oxit nhiÒu, cho nªn ph¶n øng

hoµn nguyªn trùc tiÕp ZnS +C Ýt cã t¸c dông. §èi víi ch× bÊt cø ë d¹ng sunfua hay

oxit ®Òu dÓ bèc h¬i.

B¶ng 5: NhiÖt ®é bèc h¬i cña mét sè kim lo¹i vµ hîp chÊt kim lo¹i

ChÊt

Cd

Zn

907

PbS

PbO

CdO

ZnS

Pb

ZnO

NhiÖt ®é 767

bèc h¬i

⁰C

1135

1475

1559

1725

1744

1800-1850

Sunfua ch× b¾t ®Çu bèc h¬i ë 600⁰C vµ bèc h¬i m¹nh ë nhiÖt ®é cao h¬n. C¸c

kim lo¹i kh¸c dÓ bèc trong liÖu nh− catmi, axªnic, antimon ®Òu bèc h¬i ra cïng

kÏm.

Oxit giecmani hoµn nguyªn nh− sau:

(14) GeO₂+ C = Ge + CO₂

(15) 2GeO₂+ C = 2GeO + CO₂

NhiÖt ®é nãng ch¶y cña Ge rÊt cao nªn nã vµo b·, cßn Oxit giecmani dÓ bèc

h¬i (700⁰C) nªn bay ra cïng khÝ lß, bÞ oxy trong khÝ lß oxy ho¸ thµnh GeO₂vµ vµo

bôi.

Kim lo¹i quý vµ ®ång kh«ng bÞ bèc h¬i nªn n»m l¹i trong xØ.

Trong qu¸ tr×nh luyÖn kÏm bÞ hoµn nguyªn bèc thµnh h¬i gÆp khÝ cã chøa

CO₂vµ O₂tù do sÏ bÞ oxy ho¸ thµnh oxit.

(16) Zn_khÝ+ CO + O₂= 2ZnO + CO₂

Do ®ã ph¶n øng tæng qu¸t cña kÏm bÞ hoµn nguyªn trong líp liÖu vµ h¬i kÏm bÞ

oxy ho¸ trªn bÒ mÆt líp liÖu:

(17) ZnO + C = Zn _khÝ– 53600 cal

(18) Zn_khÝ+ CO + O₂+4N₂= ZnO + CO₂+ 4N₂+ 151100 cal

c©n b»ng nhiÖt cña 2 ph¶n øng nµy lµ 97500 cal, gÇn t−¬ng ®−¬ng nhiÖt cña ph¶n

øng:

22

(19) C + O₂= CO₂+97800 cal

Lo¹i ph¶n øng nµy tiÕn hµnh ®ång thêi, vÒ lý thuyÕt theo tÝnh to¸n nhiÖt, l−îng trªn

kh«ng cÇn ph¶i cã thiÕt bÞ ®èt riªng ®Ó t¨ng nhiÖt ®é lß vÉn duy tr× qu¸ tr×nh luyÖn,

thùc tÕ nhiÒu khi ph¶i cho thªm chÊt ®èt ®Ó t¨ng thªm nhiÖt ®é, gÇn ®©y ¸p dông

ph−¬ng ph¸p thªm kh«ng khÝ vµo lß.

II. §¸nh gi¸ t×nh tr¹ng ThiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ hiÖn t¹i

2.1. §¸nh gi¸ thùc tr¹ng thiÕt bÞ

- HÖ thèng vËt chuyÓn nguyªn nhiªn vËt liÖu: Sö dông hÖ thèng pal¨ng vµ

m¸y cÊp liÖu ®Üa cung cÊp liÖu vµo lß. HÖ thèng nµy cång kÒnh, møc ®é an toµn

thÊp, c«ng nh©n thao t¸c ph¶i th−êng xuyªn lµm viÖc trªn ®Çu lß trong m«i tr−êng

nãng, khÝ bôi.

- Lß èng quay:

+ ChiÒu dµi L =16 m; ®−êng kÝnh ngoµi φ1,4m; ®−êng kÝnh hiÖu qu¶:

φ1,15m. Tû lÖ L/D=16/1,4=11,4 kh«ng ®¶m b¶o chiÒu dµi lµm viÖc, chiÒu dµi vïng

ph¶n øng ng¾n l¹i, dÉn ®Õn n¨ng suÊt thÊp, hiÖu qu¶ ph¶n øng kÐm.

+ §é dèc lß: 1⁰. DÉn ®Õn thêi gian l−u liÖu trong lß l©u, dÓ kÕt t¶ng, hiÖu qu¶

s¶n xuÊt kÐm, n¨ng suÊt thÊp.

- HÖ thèng qu¹t cung cÊp giã: N®c = 5,5KW; n = 1450 v/p ;Q = 450m³/h; H

= 1000mmH₂0; l−u l−îng, ¸p lùc giã thÊp kh«ng ®ñ oxy cung cÊp, kh«ng c−êng

ho¸ qu¸ tr×nh ph¶n øng.

- HÖ thèng lµm nguéi bÒ mÆt: ThÊp, dµi chiÕm nhiÒu diÖn tÝch nhµ x−ëng,

møc ®é lµm nguéi kÐm hiÖu qu¶, thao t¸c vËn hµnh ®Ëp bôi thñ c«ng g©y hËu qu¶

èng lµm nguéi mau háng.

- HÖ thèng thu bôi: X©y b»ng g¹ch, rung rò tói v¶i lÊp s¶n phÈm b»ng thñ

c«ng, c«ng nh©n vËn hµnh ph¶i chui vµo buång thu bôi dÉn ®Õn møc ®é an toµn

thÊp, nguy c¬ m¾c c¸c bÖnh nghÒ nghiÖp cao.

23

2.2. §¸nh gi¸ thùc tr¹ng c«ng nghÖ

B¶ng 6: C¸c chØ tiªu KTKT tr−íc khi c¶i t¹o

Sè

Yªu cÇu kü

thuËt

Sè l−îng

Tªn chØ tiªu

TT

§VT

§M/TSP

I

Sè s¶n phÈm s¶n xuÊt

TÊn

600

II

C¸c chØ tiªu chÝnh

1

QuÆng vµo lß

TÊn/TSP

%Zn

%

5,5

≥15

<15

Hµm l−îng

§é Èm

2

ChÊt l−îng s¶n phÈm

Hµm l−îng

% Zn

Ngµy

TÊn/ca

%

60

300

≥ 0,8

72

3

4

5

6

Sè ngµy s¶n xuÊt

N¨ng suÊt s¶n phÈm

Thùc thu luyÖn quÆng

Than c¸c lo¹i

TÊn

3,50

Trong ®ã:

C¸m 4A QN,

HL: C ≥ 70 %

C¸m Kh¸nh Hoµ

®é Èm 7,5%,

Than phèi liÖu

3,40

0,08

Than ®èt ®u«i lß

HL: C ≥ 60%

Côc K. Hoµ ®é

Èm 1,5%,

Than nhãm lß

0,02

HL: C ≥ 70%

7

8

Tæng ®iÖn n¨ng

Trong ®ã:

Kwh

500

455

45

Trùc tiÕp

Ph©n bæ

N−íc C«ng nghiÖp

m³

12

Trong ®ã:

Trùc tiÕp

Ph©n bæ

8

4

9

Tói v¶i Φ200

C¸i

0,30

0,60

10

§¸ v«i

TÊn

24

Thùc tr¹ng c«ng nghÖ hiÖn t¹i chØ s¶n xuÊt ®−îc bét oxit kÏm lo¹i II

(60%Zn); n¨ng suÊt thÊp 720 tÊn/n¨m; c¸c chØ tiªu tiªu hao ®Òu lín nh− than;

chia ®−îc 4 vïng ho¹t ®éng (vïng sÊy; vïng qu¸ ®é; vïng ph¶n øng;vïng lµm

nguéi); l−u l−îng giã cÊp kh«ng ®ñ ®Ó x¶y ra ph¶n øng oxy ho¸ kÏm.

7104

6050

4250

1800

Lß quay 1

3086

H×nh 3: MÆt b»ng c«ng nghÖ tr−íc khi c¶i t¹o

l−îng s¶n phÈm, c¶i thiÖn m«i tr−êng

3.1. C¶i tiÕn thiÕt bÞ:

- HÖ thèng vËt chuyÓn nguyªn nhiªn vËt liÖu: ChuyÓn sang cÊp liÖu b»ng

b¨ng t¶i: Quy tr×nh nh− sau: QuÆng, than, ®¸ sau khi ®−îc phèi liÖu vµ cÇu trôc gÇu

ngoÆm ®−a vµo m¸y cÊp liÖu l¾c, ®iÒu chØnh m¸y cÊp liÖu ®óng yªu cÇu c«ng nghÖ.

M¸y cÊp liÖu l¾c ho¹t ®éng ®−a nguyªn liÖu vµo b¨ng t¶i vµ ®−îc vËn chuyÓn tù

®éng lªn ®Çu lß qua èng cÊp liÖu. HÖ thèng nµy ®−îc c¬ khÝ ho¸ gi¶m thiÓu ®−îc

søc lao ®éng thñ c«ng, nãng vµ ®éc h¹i.

25

Sµn thao

t¸c ®Çu lß

§¸ Than

QuÆng

H×nh 4: HÖ thèng vËn chuyÓn nguyªn vËt liÖu vµo lß

- Lß èng quay: §−a vÒ tiªu chuÈn thiÕt kÕ chiÒu dµi lß/®−êng kÝnh=12-15

®−êng kÝnh lß 1,4 m; tû lÖ gi÷a chiÒu dµi vµ ®−êng kÝnh lß lµ: 20,5:1,4 = 14,64.

Q=3000 m³/h; P=1500 mmH₂O.

- Bá hÖ thèng lµm nguéi bÒ mÆt gâ ®Ëp thñ c«ng b»ng gâ ®Ëp c¬ khÝ, víi diÖn

tÝch lµm nguéi 650m²; NhiÖt ®é vµo lµm nguéi 350-400⁰C; nhiÖt ®é ra khái bé lµm

nguéi 100-150⁰C.

- T¨ng thÓ tÝch buång oxyho¸ vµ kªnh g¹ch t¹o ®iÒu kiÖn kiÖn cho h¬i kÏm

®−îc oxy ho¸ triÖt ®Ó

26

H×nh 5: HÖ thèng lµm nguéi bÒ mÆt gâ ®Ëp tù ®éng b»ng c¬ khÝ

- HÖ thèng thu bôi tói v¶i tù ®éng: Läai thiÕt bÞ nµy cã hiÖu suÊt läc bôi rÊt

cao 99,5%. HÖ thèng nµy lµm viÖc theo nguyªn lý khÝ nãng mang bôi tõ c¸c ®−êng

KhÝ s¹ch sÏ ®−îc qu¹t hót hót lªn khoang chøa khÝ s¹ch qua tói läc vµ ®Èy ra m«i

tr−êng. Tñi v¶i ®−îc lång vµo mét x−¬ng tói. Bôi (s¶n phÈm) khi ®−îc rò sÏ r¬i vµo

phÇn c«n cña hÖ thèng läc vµ ®−îc van x¶ bôi tù ®éng theo chu kú. DiÖn tÝch thu

bôi 405 m²gåm 288 tói thu bôi (φ=0,112m; L=4m).

27

B¶ng 7: C¸c thiÕt bÞ chÝnh

Sè

l−îng

Ghi chó

§.vÞ

TT

Tªn thiÕt bÞ

Lß quay ®ång bé

§Æc tÝnh

1

L= 20m, D_n= 1,4 m

1

c¸i

Bé

2

3

Qu¹t ®Èy

Qu¹t hót

Q= 3000 m³/h,

P = 1500mmH₂O

Q= 20.000m³/h,

P = 400mmH₂O

Thïng më ®¸y 2T

4

Thïng cÊp liÖu, th¶i xØ

Pal¨ng ®iÖn

2

1

5

1

c¸i

Bé

Cã s½n

5

Q= 2T, 8m

0 – 2 t/h

6

M¸y cÊp liÖu

M¸y cÊp liÖu l¾c

Sµng rung

9

2 t/h

10

11

12

1,5t/h

Cã s½n

M¸y nÐn khÝ

B¨ng t¶i

V = 5-10m³, P = 6at

B=0,5m, L=7m

B=0,5m, L=23m

1

Bé

13

14

15

16

HÖ thèng lµm nguéi ®ång bé S = 650m²

HÖ thèng thu bôi ®ång bé

HÖ thèng cung cÊp ®iÖn

CÇu trôc 3T, khÈu ®é 15m

S = 405m²

1

Bé

Cã s½n

3.4. C¶i tiÕn c«ng nghÖ

§èi víi quÆng «xÝt cã hµm l−îng nghÌo (15-20%Zn) lµm giÇu ®Ó cã gi¸ trÞ

c«ng nghiÖp trªn thÕ giíi chØ cã c¸ch duy nhÊt mang tÝnh hiÖu qu¶ cao vµ ¸p dung

réng r·i lµ ph−¬ng ph¸p ho¶ luyÖn.

QuÆng than ®¸ v«i phèi liÖu theo tØ lÖ cò:

Than/ quÆng= 50-55%

§¸ v«i/quÆng=10-12%.

øng oxy ho¸ kÏm x¶y ra triÖt ®Ó.

`

QuÆng than ®¸ ®−îc phèi liÖu míi theo tû lÖ:

Than/ quÆng= 60-65%

28

§¸ v«i/quÆng=10-12%.

Yªu cÇu ®¶m b¶o vÒ cì h¹t, ®é Èm, ®−îc trén ®Òu, cÇu trôc gÇu ngoÆm ®−a

vµo m¸y cÊp liÖu l¾c. M¸y cÊp liÖu l¾c ®−îc ®iÒu chØnh 1,7-1,9 tÊn nguyªn liÖu/giê.

Nguyªn liÖu ®−îc cÊp lªn b¨ng t¶i tù ®éng ®−a vµo lß. Thêi gian l−u liÖu trong lß 2-

2,5 h; nhiÖt ®é hoµn nguyªn 1100-1200⁰C, ¸p lùc giã 1350mmH₂O; l−u l−îng giã

2550 m³/giê.

* Dù kiÕn c«ng suÊt lß

ChiÒu dµi L = 20 m. (K/T cò L= 14m dù kiÕn nèi thªm 6,5m)

§−êng kÝnh ngoµi D_n= 1,4m.

kÝnh sö dông D_d= 1,16m.

Dung tÝch lµm viÖc cña lß: (0,58²x3,14)x20,5m = 21,65m³

Thùc tÕ nhiÒu n¨m cña XÝ nghiÖp luyÖn kim mµu II th× n¨ng lùc ho¹t ®éng

cña lß lµ 1,45 tÊn(QK)/m³.24h.

Nh− vËy n¨ng lùc n¹p liÖu cña lß 24h lµ: 21,12x1,25 = 31,39 tÊn liÖu.

Phèi liÖu Than/QuÆng =60%, §¸/QuÆng = 10%

Hµm l−îng quÆng vµo 17%Zn.

Thùc thu 80%.

Bét hµm l−îng chän trung b×nh 60%Zn

Mét n¨m ho¹t ®éng 300 ngµy

VËy c«ng suÊt lß mét n¨m lµ: [(31,39/1,6)x0,17x0,80]x300/0,6 = 1.107 t/n

lÊy trßn lµ: 1.000 tÊn/n¨m. (c«ng suÊt cò lµ 600 T/n¨m)

29

H×nh 6: S¬ ®å mÆt b»ng sau c¶i t¹o

IV. Thö nghiÖm s¶n xuÊt

4.1. Dù to¸n nguyªn nhiªn vËt liÖu

B¶ng 8: Dù to¸n nguyªn nhiªn vËt liÖu

TT

Nguyªn nhiªn vËt liÖu

§VT

Sè l−îng

Quy c¸ch

§é Èm <15 %; Zn> 16 %;

Cì h¹t < 10 mm.

1

QuÆng ZnO

TÊn

500

§é Èm < 5%; CaO>50%;

Cì h¹t <5 mm.

3

4

§¸ v«i

TÊn

50

Than c¸m QN 4A

300

%C > 72%; §é Èm < 7,5 %.

4.2. Nh©n c«ng

Sè l−îng ng−êi

1 ka 3 ka

Ngµy

s¶n xuÊt

15

Tæng

c«ng

TT

Néi dung c«ng viÖc

CBKT (PLK +XN MII)

I

II

1

2

3

4

5

2

6

90

C«ng nh©n KTCN

C«ng nh©n c¬

585

270

180

45

6

4

1

18

12

3

15

C«ng nh©n ®iÖn

KCS

3

45

3

45

Tæng céng

675

30