Nghiên cứu xử lý quặng calamin bằng phương pháp thủy luyện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.35 MB, 92 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
.......................................
Đỗ Thanh Bình
Nghiên cứu xử lý quặng Calamin bằng phương
pháp thủy luyện
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS. Đặng Văn Hảo
TS. Trần Viết Thường
HÀ NỘI – 2010
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
1
DANH MỤC CÁC BẢNG
4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
6
ĐẶT VẤN ĐỀ
9
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP LUYỆN KẼM
12
1.1. PHƯƠNG PHÁP HỎA LUYỆN KẼM.
12
1.2. PHƯƠNG PHÁP THỦY LUYỆN KẼM
13
PHẦN II: KHẢO SÁT THỰC TẾ SẢN XUẤT KẼM OXIT – LÒ ỐNG
QUAY TẠI XÍ NGHIỆP LUYỆN KIM MÀU II _ THÁI NGUYÊN.
15
2.1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.
15
2.2. NHỮNG BIẾN ĐỔI TRONG QUÁ TRÌNH NẤU LUYỆN
16
2.2.1. Nguyên lý cơ bản của quá trình.
16
2.2.2. Diễn biến của các vùng trong lò.
16
2.3. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA LUYỆN KẼM OXIT LÒ ỐNG QUAY.
18
2.4. THÔNG KÊ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT 9 THÁNG
ĐẦU NĂM 2010 TẠI XÍ NGHIỆP LUYỆN KIM MÀU II – THÁI
18
NGUYÊN.
2.4.1. Các chỉ tiêu chính tại 03 lò ống quay.
2.4.2. Hiệu suất thời gian chạy lò và chi phí cho các sự cố thường
xảy ra.
18
23
PHẦN III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH HÒA TÁCH.
26
3.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP HÒA TÁCH.
26
3.2. HÀNH VI CỦA CÁC CẤU TỬ TRONG QUÁ TRÌNH HOÀ TÁCH.
27
3.3. NGHIÊN CỨU NHIỆT ĐỘNG HỌC & ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH
31
-1-
HÒA TÁCH.
3.3.1. Nhiệt động học.
31
3.3.2. Động học quá trình hoà tách
44
PHẦN IV: THIẾT BỊ VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
50
4.1. CHỌN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
50
4.2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
50
4.3. NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
51
4.3.1. Phân tích thành phần thạch học trên Máy phân tích Rơnghen
D8 - Advance thuộc Trung tâm phân tích Mỏ - Luyện kim
4.3.2. Đo tốc độ động cơ khuấy bằng LASER (Traceable® Digital
Laser Tachometer) (TPC - 4060)
51
51
4.3.3 Phân tích thành phần bằng phương pháp hóa học:
51
4.4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.
56
4.4.1. Nội dung nghiên cứu.
56
4.4.2. Kết quả nghiên cứu
56
1. Phân tích thành phần quặng calamin
56
2. Nghiên cứu nhiệt động học hòa tách quặng calamin bằng dung
môi axit H2SO4.
4.4.3.
Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong
quá trình hòa tách.
a. Ảnh hưởng của tỉ lệ lỏng/rắn (L/R) đến hiệu suất hòa tách quặng
-2-
59
65
65
calamin.
b. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch axit H2SO4 đến khả năng hoà
tách quặng calamin.
c. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hoà tách quặng calamin.
d. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hoà tách của quặng
calamin
e. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến khả năng hoà tách của quặng
calamin.
67
70
73
75
f. Ảnh hưởng của độ hạt đến khả năng hoà tách của quặng calamin.
78
g. Kiểm tra hiệu quả hòa tách ở chế độ công nghệ đã chọn.
81
4.4.4. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng tự lắng tách của silic
trong dung dịch sau hoà tách.
86
4.4.5. So sánh hiệu quả xử lý quặng calamin bằng phương pháp
thủy luyện với hiệu quả xử lý bằng phương pháp hỏa luyện do Xí
87
nghiệp luyện kim màu II - Thái Nguyên thực hiện.
PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
88
Tài liệu tham khảo.
91
-3-
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Các chỉ tiêu chính tại lò ống quay số 1:
18
Bảng 2.2: Các chỉ tiêu chính tại lò ống quay số 2:
20
Bảng 2.3: Các chỉ tiêu chính tại lò ống quay số 3:
22
Bảng 2.4: Bảng tổng hợp hiệu suất thời gian chạy lò 03 quý đầu năm
2010.
Bảng 2.5: Bảng tổng hợp chi phí cho dừng lò sửa chữa trong thời
gian chạy lò 03 quý đầu năm 2010.
Bảng 4.1: Kết quả phân tích thành phần hoá học của quặng calamin
Bảng 4.2: Kết quả phân tích thành phần khoáng vật của quặng
calamin.
Bảng 4.3: Sự phụ thuộc của mức độ hòa tách kẽm trong quặng
calamin vào nhiệt độ và thời gian.
24
24
56
57
59
Bảng 4.4. Sự phụ thuộc của mức độ hòa tan vào thời gian
60
Bảng 4.5: Số liệu biểu thị mối quan hệ lgτ – 1/T
61
Bảng 4.6: Mức độ hòa tách kẽm trong quặng calamin
theo thời gian và nồng độ dung môi
Bảng 4.7: Sự phụ thuộc của độ hòa tan kẽm theo thời gian ở các
nồng độ dung môi
Bảng 4.8: Số liệu xác định quan hệ lgτ – lgCo
Bảng 4.9: Ảnh hưởng của tỉ lệ L/R đến mức độ hoà tách các
cấu tử chính trong quặng calamin.
Bảng 4.10: Kết quả phân tích các cấu tử chính trong quặng calamin
dưới ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 trong quá trình hòa tách.
Bảng 4.11: Ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 đến hiệu suất hòa tách
các cấu tử chính trong quặng calamin
Bảng 4.12: Kết quả phân tích các cấu tử chính trong quặng calamin
dưới ảnh hưởng của nhiêt độ trong quá trình hòa tách.
-4-
62
63
64
65
67
68
70
Bảng 4.13: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất hòa tách các cấu
tử chính trong quặng calamin
Bảng 4.14: Kết quả phân tích các cấu tử chính trong quặng calamin
dưới ảnh hưởng của thời gian trong quá trình hòa tách.
Bảng 4.15: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hòa tách các cấu
tử chính trong quặng calamin
Bảng 4.16: Kết quả phân tích các cấu tử chính trong quặng calamin
dưới ảnh hưởng của tốc độ khuấy trong quá trình hòa tách.
Bảng 4.17 : Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến khả năng hoà tách
của quặng calamin.
Bảng 4.18: Kết quả phân tích các cấu tử chính trong quặng calamin
dưới ảnh hưởng của độ hạt trong quá trình hòa tách.
Bảng 4.19 : Ảnh hưởng của độ hạt đến khả năng hoà tách của quặng
calamin.
71
73
73
76
76
79
79
Bảng 4.20: Thành phần dung dịch hoà tách quặng calamin
82
Bảng 4.21: Thành phần khoáng của bã hoà tách quặng calamin.
82
Bảng 4.22: Kết quả phân tích hàm lượng các cấu tử trong dung dịch
sau hoà tách quặng calamin bằng dung dịch hồi lưu.
Bảng 4.23: Thành phần khoáng vật bã hoà tách quặng calamin
bằng dung dịch hồi lưu.
Bảng 4.24: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng lắng tách silic
trong dung dịch sau hoà tách quặng
Bảng 4.25: Kết quả sản xuất bột ZnO 60% của Xí nghiệp luyện kim
màu II – Thái Nguyên năm 2009
-5-
84
84
86
87
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ hoả luyện kẽm
12
Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ thủy luyện kẽm
14
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ
15
Hình 2.2: Sơ đồ nhiệt độ các vùng trong lò.
16
Hình 3.1 - Phương pháp xác định tốc độ hòa tan theo tang góc lệch
giữa tiếp tuyến và đường cong α − τ
36
Hình 3.2 - Phương pháp xác định năng lượng hoạt hoá E
37
Hình 3.3 - Sơ đồ thuật toán
38
Hình 3.4 - Đặc trưng quan hệ
40
Hình 3.5 - Xác định n theo tg β
41
Hình 3.6 - Xác định n theo quan hệ lg τ – lg Co
41
Hình 3.7: Mô hình quá trình hoà tách
44
Hình 4.1 - Thiết bị hòa tách.
51
Hình 4.2 - Thiết bị đo tốc độ động cơ khuấy.
51
Hình 4.3 - Kết quả phân tích Rơnghen nhiễu xạ của quặng calamin
58
Hình 4.4 - Sự phụ thuộc của mức độ hòa tách kẽm trong quặng
calamin vào thời gian và nhiệt độ
Hình 4.5 - Đồ thị quan hệ lgτ – 1/T
60
61
Hình 4.6 - Mối quan hệ giữa mức độ hòa tách kẽm trong quặng
calamin theo thời gian và nồng độ dung môi
Hình 4.7 - Quan hệ lgτ – lgCo ở 80o C
63
64
Hình 4.8a - Ảnh hưởng của tỉ lệ L/R đến mức độ hoà tách các cấu
tử chính trong quặng calamin
Hình 4.8b - Ảnh hưởng của tỉ lệ L/R đến hiệu suất hoà tách Zn trong
quặng calamin
Hình 4.9a - Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch axit đến hiệu suất
-6-
66
66
68
hoà tan Pb, Cd, Ni, Co trong quặng calamin
Hình 4.9b - Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch axit đến hiệu suất
hoà tan Fe, Cu trong quặng calamin
Hình 4.9c - Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch axit đến hiệu suất
hoà tách Zn trong quặng calamin
Hình 4.10a- Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất hoà tan Pb, Cd,
Ni, Co trong quặng calamin
Hình 4.10b - Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất hoà tan Fe, Cu
trong quặng calamin
Hình 4.10c - Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất hoà tách Zn
trong quặng calamin
Hình 4.11a - Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hoà tan Pb, Ni,
Cd, Co trong quặng calamin
Hình 4.11b - Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hoà tan Fe, Cu
trong quặng calamin
Hình 4.11c - Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hoà tách Zn
trong quặng calamin
Hình 4.12a - Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất hoà tan Pb,
Cd, Co, Ni trong quặng calamin
Hình 4.12b - Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất hoà tan Fe,
Cu trong quặng calamin
Hình 4.12c - Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất hoà tan Zn
trong quặng calamin
Hình 4.13a - Ảnh hưởng của độ hạt đến hiệu suất hoà tan Pb, Cu,
Co, Ni trong quặng calamin
Hình 4.13b - Ảnh hưởng của độ hạt đến hiệu suất hoà tan Cu, Fe
trong quặng calamin
Hình 4.13c - Ảnh hưởng của độ hạt đến hiệu suất hoà tách Zn trong
quặng calamin
-7-
69
69
71
72
72
74
74
75
77
77
78
80
80
81
Hình 4.14 - Kết quả phân tích Rơnghen nhiễu xạ bã hoà tách quặng
calamin
Hình 4.15. Kết quả phân tích Rơnghen nhiễu xạ bã hòa tách quặng
calamin bằng dung dịch hồi lưu.
Hình 4.16 - Khả năng tự lắng của Si theo thời gian.
-8-
83
85
87
ĐẶT VẤN ĐỀ
Kẽm là một trong số ít kim loại màu được loài người phát hiện và sử dụng
từ rất sớm. Thế kỷ thứ XVI, một số nước: Ấn Độ, Trung Quốc, Đức, Anh, Nga,...
đã sản xuất kẽm ở quy mô công nghiệp.
Ở Việt Nam, qua thăm dò các nhà địa chất đã ghi nhận được hàng trăm
điểm chứa kẽm và mỏ chì - kẽm. Chúng được phân bố rộng rãi, nhưng chủ yếu tập
trung ở các tỉnh: Bắc giang, Thái Nguyên, Hoàng Liên Sơn, Nghệ An, Hà tĩnh,...
với trữ lượng hàng triệu tấn quặng đủ đáp ứng nhu cầu trong nước về kẽm và chì.
Trong đó quặng kẽm oxit chiếm gần 30% trữ lượng.
Hiện tại, tinh quặng sunfua kẽm đang là nguồn nguyện liệu chủ yếu cấp cho
hai nhà máy Điện phân kẽm: Điện phân kẽm - Sông Công và Điện phân kẽm Phú
Bình - Thái nguyên), còn quặng kẽm oxit dưới dạng: calamin, smitsonit,
hiđrozinkit... trong số này, quặng calamin có trữ lượng lớn nhất vẫn chưa được quan
tâm đúng mức.
Công ty Luyện kim màu thuộc Tập đoàn than và khoáng sản Việt Nam hiện
đang dùng phương pháp Hỏa luyện để chế biến quặng kẽm oxit nói trên (hoàn
nguyên trong lò Ventơrin ở Tuyên Quang và lò ống quay – nhà máy Luyện kim loại
mầu II Thái Nguyên) thành kẽm oxit.
Xét về bản chất công nghệ thì đây là quá trình làm giàu kẽm trong quặng
bằng phương pháp nhiệt.
¾ Ưu điểm của phương pháp: thiết bị đơn giản, vốn đầu tư thấp, dễ vận
hành.
¾ Nhược điểm:
1. Hiệu suất thu hồi Zn thấp (hiệu suất thu hồi kẽm tại 2 nhà máy nêu trên
nằm trong khoảng 80 ÷ 83%).
2. Tiêu hao nhiên liệu lớn, qua phân tích thấy rằng hoàn lượng than nằm lại
trong xỉ (do cháy không hết) là ≈ 25%.
3. Thường xuyên phải dừng lò để phá u bướu bám vào thành lò đã làm cho
hệ số tiêu hao vật liệu chịu lửa lớn do đó tuổi thọ của lò ngắn, điều này đã ảnh
-9-
hưởng đến giá thành bột kẽm thành phẩm.
4. Chất lượng bột kẽm không cao, hàm lượng chì trọng bột kẽm oxit lớn.
5. Tự động hóa dây chuyền sản xuất thấp.
Từ đây có kết luận rằng, so với kẽm kim loại, ôxit kẽm do Công ty luyện
kim màu Thái Nguyên sản xuất được xếp loại bán thành phẩm nên hiệu quả kinh tế
không cao. Phương pháp này còn có nhược điểm là chưa tận thu các kim loại màu
khác nằm trong quặng kẽm oxit, hay nói cách khác sản phẩm của quá trình chế biến
còn đơn điệu ( ZnO là sản phẩm duy nhất).
Khai thác, chế biến hợp lý nguồn quặng calamin của đất nước đang là nhiệm
vụ trọng tâm của các nhà khoa học Việt Nam nói chung và luyện kim màu nói
riêng.
Xuất phát từ nhiệm vụ cấp bách nêu trên, tác giả đã chọn đề tài Luận văn
tốt nghiệp Cao học chuyên ngành Vật liệu kim loại màu & Compozit tại Viện đào
tạo sau đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội: “Nghiên cứu xử lý quặng
Calamin bằng phương pháp thủy luyện”.
Mục đích của đề tài là:
- Nâng cao hiệu suất thu hồi kẽm và các kim loại quý trong quặng calamin.
- Ứng dụng công nghệ mới có khả năng nâng cao hiệu suất thu hồi kẽm và
thân thiện với môi trường.
Hy vọng rằng, sự thành công của đề tài không chỉ đóng góp vào việc tối ưu
hóa quy trình công nghệ khai thác và chế biến hợp lý nguồn quặng kẽm oxit nghèo
nói chung và oxit kẽm dạng calamin nói riêng trên thế giới và Việt Nam mà còn
giúp Công ty Luyện kim màu cải tạo hoặc thay thế công nghệ luyện quặng oxit kẽm
bằng phương pháp hỏa luyện. Nhờ đó mở rộng được nguồn nguyên liệu cho hai
Nhà máy điện phân kẽm Sông Công và Phú Bình - Thái nguyên.
Nội dung luận án tốt nghiệp gồm các phần:
Đặt vấn đề.
Phần I: Tổng quan về các phương pháp luyện kẽm.
Phần II: Khảo sát thực tế sản xuất kẽm oxit – lò ống quay tại Xí nghiệp
- 10 -
luyện kim màu II – Thái Nguyên.
Phần III: Cơ sở lý thuyết quá trình thủy luyện kẽm.
Phần IV: Thiết bị và kết quả nghiên cứu.
Phần V: Kết luận và kiến nghị.
Tài liệu tham khảo.
- 11 -
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP LUYỆN KẼM
Trên thế giới hiện đang ứng dụng hai phương pháp luyện kẽm chính: Hỏa
luyện và thuỷ luyện.
1.1. PHƯƠNG PHÁP HỎA LUYỆN KẼM.
Lưu trình công nghệ hoả luyện kẽm được trình bày trên hình 1.1.
Tinh quặng kẽm
Thiêu oxi hóa
Bột thiêu
Hoàn nguyên
quặng kẽm
Khí lò thiêu
Làm sạch khí lò
Bụi
Sản xuất H2SO4
Kẽm hơi
Kẽm lỏng
Bã tinh luyện
Tinh luyện
Xử lý thu hồi
kim loại màu đi
kèm như: Cu, Ni,
Cd…
Kẽm tinh khiết
Đúc thỏi
Kẽm thỏi
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ hoả luyện kẽm
Cơ sở lý thuyết của quá trình hỏa luyện kẽm được thể hiện bằng các phản
ứng sau đây:
- 12 -
ZnO + C
= Zn(h) + CO
(1.1)
ZnO + CO
= Zn(h) + CO2
(1.2)
CO2 + C
= 2CO
(1.3)
Trong thực tế, quá trình hoàn nguyên kẽm oxit (chưng kẽm) được thực hiện
ở nhiệt độ 1150 – 12000C trong lò chưng ống ngang hoặc ống đứng. Do kẽm sôi ở
9070C, nên ở nhiệt độ hoàn nguyên kẽm bị hóa hơi. Hơi kẽm được dẫn vào thiết bị
làm lạnh, tại đây kẽm hoá lỏng (kẽm thô). Để được kẽm sạch, kẽm thô phải qua
công đoạn tinh luyện.
Luyện kẽm bằng phương pháp hoàn nguyên (chưng) tồn tại một số nhược
điểm như tiêu hao nhiên liệu và vật liệu chịu lửa lớn, điều kiện lao động nặng nhọc
đã thế chất lượng kẽm hoàn nguyên thấp.
Tóm lại, phương pháp hỏa luyện có ưu điểm là máy móc thiết bị đơn giản,
dễ vận hành; vốn đầu tư ban đầu ít. Nhược điểm của phương pháp là tiêu hao nhiên
vật liệu chịu lửa lớn, lao động nặng nhọc, hiệu suất thu hồi kẽm và chất lượng kẽm
hoàn nguyên thấp. Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là đạt hiệu quả rất
thấp nếu liệu hoàn nguyên ở dạng silicat, vì silicat kẽm (ZnO.SiO2) là hợp chất rất
khó hoàn nguyên ở nhiệt độ xấp xỉ 12000C.
1.2. PHƯƠNG PHÁP THỦY LUYỆN KẼM
Thủy luyện là phương pháp luyện có sự tham gia của dung dịch nước, quá
trình xẩy ra ở nhiệt độ thấp hơn 1000C, sơ đồ công nghệ của phương pháp thể hiện
trên hình 1.2.
So với hỏa luyện, phương pháp thủy luyện kẽm ra dời muộn hơn (những
năm 20 của thế kỷ XX) nhưng đã thể hiện được tính ưu việt sau đây:
Sản xuất dược kẽm có độ sạch cao
Thiết bị đơn giản
Khả năng tự động hóa cao
Giảm được đáng kể sự độc hại và điều kiện lao động nặng nhọc
Khả năng xử lý quặng nghèo, đa kim tốt
- 13 -
Nhờ thể hiện được những ưu điểm nêu trên mà ngày nay so với hỏa luyện,
thủy luyện đang được nhiều nước ứng dụng hơn vào sản xuất kẽm.
Hiện nay, sản lượng kẽm sản xuất bằng thủy luyện chiếm 55 – 60 % tổng
sản lượng kẽm của thế giới. Song phương pháp sẽ không đạt hiệu quả kinh tế cao
đối với những vùng lãnh thổ còn nghèo về năng lượng điện.
Tinh quặng kẽm
Thiêu oxi hóa
Khí lò thiêu
Bột thiêu
Làm sạch khí lò
Hoà tách trung tính
Bã
Xử lý thu hồi
kim loại đi kèm
Sản xuất H2SO4
Dung dịch ZnSO4
Bã hòa tách
Làm sạch tạp chất
Hòa tách axit
Dung dịch sạch
Dung dịch ZnSO4
chứa ~15 g/l H2SO4
Điện phân kẽm
tinh khiết
Dung dịch hồi lưu
(~120 g/l H2SO4)
Lá kẽm catốt
Đúc thỏi
Kẽm thỏi
Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ thủy luyện kẽm
- 14 -
Bụi
Bã
thải
PHN II: KHO ST THC T SN XUT KM OXIT Lề NG QUAY
TI X NGHIP LUYN KIM MU II _ THI NGUYấN.
2.1 . QUY TRèNH CễNG NGH:
Quặng
các loại
Gia công, sàng nghiền
đảm bảo tiêu chuẩn
d10mm; Wd15%
Than
cám
Bunke
chứa
Bunke
chứa
Đá dăm
Bunke
chứa
Băng
tải
ống cấp
liệu
Cấp gió
Máy cấp liệu lắc
Khí bi
Lò quay
/
Buồng
ÔXH
Bột hồi
liệu
Bã xỉ
Buồng thu
bụi túi vải
Khí
thải
Kênh
gạch
Sàng thu
hồi than
Than
thu hồi
ải
Kênh A
(thép)
Bột kênh bán TP nhập kho
Bột ZnO
nhập kho
Hỡnh 2.1. S quy trỡnh cụng ngh.
- 15 -
Trộn
đóng bao
Xỉ
thải
2.2 . NHỮNG BIẾN ĐỔI TRONG QUÁ TRÌNH NẤU LUYỆN:
2.2.1. Nguyên lý cơ bản của quá trình
Nguyên liệu sau khi gia công đảm bảo yêu cầu được chứa trong bunke (gồm
quặng, than và chất trợ dung) được nạp thẳng vào lò nhờ hệ thống cấp liệu lắc, băng
tải và ống dẫn liệu, tốc độ nạp liệu tuỳ thuộc vào tốc độ dịch chuyển của liệu ở
trong lò.
Do độ dốc của lò nên khi quay liệu sẽ được lăn dần từ đầu nạp liệu sang đầu
thải xỉ và chảy ra ngoài trên đường dịch chuyển liệu được sấy khô nung nóng và tự
bốc cháy.
Trong quá trình nấu luyện thường điều chỉnh nhiệt độ bằng thổi không khí
vào lò, nhiệt cung cấp cho lò chủ yếu do nhiệt cháy của than và nhiệt lượng toả ra
do ôxy hoá hơi kẽm
Quá trình nấu luyện diễn ra liên tục, nếu điều kiện kỹ thuật ổn định có điều
kiện cho việc cơ giới hoá và tự động hoá.
2.2.2. Diễn biến của các vùng trong lò
Tạo xỉ
Phản ứng
vùng nung
Sấy
1200
900
500
25
800-900
1100 - 1150
1100-900
Đường nhiêt độ dòng liệu
Đường nhiệt độ khí lò
Hình 2.2: Sơ đồ nhiệt độ các vùng trong lò.
- 16 -
900-800
a. Vùng sấy:
Vùng sấy nằm ở đầu nạp liệu có nhiệt độ khoảng 300 - 5000C, tác dụng của
vùng này là sấy khử nước ẩm, nước kết tinh, phân huỷ một phần carbonat. Chiều
dài của vùng sấy phụ thuộc vào độ ẩm của liệu và nhiệt độ của khí lò.
b. Vùng nung:
Vùng này tiếp sau vùng sấy có nhiệt độ khoảng 500 ÷ 8000C, tác dụng của
vùng này nung liệu lên nhiệt độ cao, để phân huỷ các khoáng vật sunphua và
khoáng vật carbonat hoàn toàn.
Các phản ứng phân huỷ
ZnS + 3/2O2
= ZnO + SO2
(2.1)
⇒ ZnO + CO2
(2.2)
ZnOSiO2 + CaO ⇒ ZnO + CaO SiO2
(2.3)
ZnCO3
c. Vùng Hoàn nguyên (vùng phản ứng):
Vùng này tiếp sau vùng nung có nhiệt độ từ 11000C – 11500C tại vùng này
các phản ứng chính của quá trình hoàn nguyên và ôxi hoá xảy ra.
Các phản ứng hoàn nguyên.
ZnO + C = Zn + CO
ZnO + CO
(2.4)
⇒ Zn + CO2
(2.5)
Các phản ứng oxy hoá hơi kẽm tạo thành kẽm ôxít cùng khí lò về hệ thống túi
vải.
2Zn + O2 ⇒ 2ZnO
(2.6)
d. Vùng làm nguội:
Là vùng nung nóng không khí trước khi vào vùng phản ứng, vùng này nhiệt
giảm từ 10000C ⇒ 800 và 9000C trước khi ra khỏi lò.
- 17 -
2.3. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA LUYỆN KẼM OXIT LÒ ỐNG QUAY .
2.3.1. Ưu điểm so với lò Ventuarin
- Hiệu suất thu hồi kim loại cao.
- Quy trình có thể tự động hoá, đốt luyện liên tục năng suất cao.
- Giá thành sản phẩm thấp.
2.3.2. Nhược điểm so với phương pháp thủy luyện:
- Hiệu suất thu hồi kẽm còn thấp.
- Lò ống quay xử lý loại liệu dễ nóng chảy rất khó khăn.
- Lò ống quay dễ xảy ra kết tảng do vậy thời gian dừng lò dài.
- Xử lý bướu kết tảng khó khăn, nặng nhọc và rất khó cơ giới hoá.
2.4. THỐNG KÊ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT 09 THÁNG ĐẦU NĂM
2010 TẠI XÍ NGHIỆP LUYỆN KIM MÀU II – THÁI NGUYÊN.
2.4.1. Các chỉ tiêu chính tại 03 lò ống quay.
a. Lò ống quay số 1:
Bảng 2.1: Các chỉ tiêu chính tại lò ống quay số 1:
TT
Danh mục
ĐVT
Số lượng
ĐM/TSp
TH/TSp
So sánh
1
2
3
4
5
6
7=(6/5%)
T
7403.6
Độ ẩm
%
18.3
Trọng lượng khô
T
6047.1
4.88
4.8
98.45
Hàm lượng kẽm
% Zn
14.9
15
14.9
99.03
T
898.3
T
0.0
1 Quặng vào lò
TL Zn
2 Bã lắng
Độ ẩm
%
Trọng lượng khô
T
Hàm lượng kẽm
% Zn
TL Zn
T
3 Sản phẩm
T
1258.7
- 18 -
3.1 Bột 90%ZnO
T
10.0
% Zn
72.2
TL Zn
T
7.2
3.2 Bột 60%Zn
T
1225.2
% Zn
60.3
T
739.2
3.3 Bột kênh CL thấp tồn
T
19.2
Hàm lượng kẽm
% Zn
46.7
T
9.0
T
6.2
Hàm lượng kẽm
Hàm lượng kẽm
TL Zn
TL Zn
4 Bột kênh gửi kho
Hàm lượng kẽm
TL Zn
% Zn
T
2.0
5 Thực thu theo SP sản xuất
%
83.3
82
83.3
101.60
6 Than tổng cộng
T
4131.2
3.35
3.3
97.95
Cám 4A QN
T
4113.2
3.33
3.3
98.11
Cám 5A QN
T
0.0
-
Cám 4B QN
T
0.0
-
Củ Khánh hoà
T
18.0
0.02
0.0
71.49
7 Đá vôi
T
51.7
0.35
0.0
11.72
8 Túi vải pêcô
cái
519.0
0.4
-
9 Túi vải nỉ
cái
0.0
-
-
10 Rọ thu bụi
cái
0.0
11 Gạch cao nhôm
Kg
27652.0
26
22.0
84.48
12 Amiang cách nhiệt
Kg
1000.0
0.16
0.8
496.44
13 Củi
Ste
10.7
0.009
0.0
94.43
14 Điện năng
KW
356629.9
316
283.3
89.64
15 Nước
M3
0.0
5
-
16 Xỉ thải
%
2.2
2.5
2.2
86.66
17 Số ca sản xuất
Ca
642.5
450
642.5
142.78
2.0
1.7
2.0
115.24
18 Năng suất Sp
T/ca
SX
- 19 -
0.15
-
Từ bảng thống kê này, rút ra được một số chỉ tiêu chính sau đây:
-
Quặng kẽm đầu vào là: 7403,6 tấn, hàm lượng kẽm trung bình: 14,9%.
-
Than tiêu hao là: 4131,2 tấn.
-
Gạch tiêu hao là: 27652 kg.
-
Amiang cách nhiệt tiêu hao là: 1000 kg.
-
Điện năng tiêu hao:
356629,9 KW.
-
Mức thực thu đạt:
83,3%.
b. Lò ống quay số 2:
Bảng 2.2: Các chỉ tiêu chính tại lò ống quay số 2.
TT
Danh mục
ĐVT
Số lượng
ĐM/TSp
TH/TSp
So sánh
1
2
3
4
5
6
7=(6/5%)
T
16,857.80
Độ ẩm
%
18.07
Trọng lượng khô
T
13,811.38
4.88
4.63
94.94
Hàm lượng kẽm
% Zn
15.02
15.00
15.02
100.14
T
2,074.64
1 Quặng vào lò
TL Zn
2 Bã lắng
T
Độ ẩm
%
Trọng lượng khô
T
Hàm lượng kẽm
% Zn
TL Zn
T
3 Sản phẩm
T
2,981.04
T
20.00
% Zn
72.23
TL Zn
T
14.45
3.2 Bột 60%Zn
T
2,749.26
% Zn
61.84
T
1,700.20
3.3 Bột kênh CL thấp tồn
T
205.63
Hàm lượng kẽm
% Zn
34.27
3.1 Bột 90%ZnO
Hàm lượng kẽm
Hàm lượng kẽm
TL Zn
- 20 -
TL Zn
T
70.48
T
42.90
% Zn
32.30
T
13.86
5 Thực thu theo SP sản xuất
%
83.32
82.00
83.32
101.60
6 Than tổng cộng
T
9,625.94
3.35
3.24
96.58
Cám 4A QN
T
9,593.94
3.33
3.22
Cám 5A QN
T
Cám 4B QN
T
Củ Khánh hoà
T
32.00
7 Đá vôi
T
191.68
8 Túi vải pêcô
cái
2,130.00
9 Túi vải nỉ
cái
10 Rọ thu bụi
cái
11 Gạch cao nhôm
Kg
19,555.00
26.00
6.57
25.28
12 Amiang cách nhiệt
Kg
1,537.00
0.16
0.52
322.88
13 Củi
Ste
16.00
0.01
0.01
14 Điện năng
KW
853,530.53
316.00
286.88
15 Nước
M3
-
5.00
-
16 Xỉ thải
%
2.15
2.50
2.15
86.08
17 Số ca sản xuất
Ca
619.13
450.00
619.13
137.58
4.81
4.44
4.81
108.33
4 Bột kênh gửi kho
Hàm lượng kẽm
TL Zn
18 Năng suất Sp
-
-
0.02
0.01
53.78
0.35
0.06
18.41
0.72
-
0.15
-
T/ca
SX
90.79
Từ bảng thống kê này ta rút ra một số chỉ tiêu chính sau đây:
-
Quặng kẽm đầu vào là: 16.857,8 tấn, hàm lượng kẽm trung bình: 14,45%.
-
Than tiêu hao là: 9.625,94 tấn.
-
Gạch tiêu hao là: 19.555 kg.
-
Amiang cách nhiệt tiêu hao là: 1.537 kg.
-
Điện năng tiêu hao:
853.530,53 KW.
-
Mức thực thu đạt:
83,3%.
- 21 -
c. Lò ống quay số 3:
Bảng 2.3: Các chỉ tiêu chính tại lò ống quay số 3:
TT
Danh mục
ĐVT
Số lượng
ĐM/TSp
TH/TSp
So sánh
1
2
3
4
5
6
7=(6/5%)
T
7,551.8
Độ ẩm
%
18.4
Trọng lượng khô
T
6,164.1
4.88
4.94
101.23
Hàm lượng kẽm
% Zn
14.9
15.00
14.94
99.58
T
920.7
T
-
1 Quặng vào lò
TL Zn
2 Bã lắng
Độ ẩm
%
Trọng lượng khô
T
Hàm lượng kẽm
% Zn
TL Zn
T
3 Sản phẩm
T
1,247.8
T
10.0
% Zn
72.2
TL Zn
T
7.2
3.2 Bột 60%Zn
T
1,216.2
% Zn
60.6
T
736.6
3.3 Bột kênh CL thấp tồn
T
18.0
Hàm lượng kẽm
% Zn
25.3
T
4.6
T
42.4
% Zn
31.2
T
13.2
5 Thực thu theo SP sản xuất
%
82.2
82.00
82.22
100.27
6 Than tổng cộng
T
4,190.3
3.35
3.36
100.28
Cám 4A QN
T
3,967.6
3.33
3.18
Cám 5A QN
T
76.5
0.06
-
Cám 4B QN+cám cốc
T
120.7
0.10
-
Củ Khánh hoà
T
25.5
0.02
102.22
3.1 Bột 90%ZnO
Hàm lượng kẽm
Hàm lượng kẽm
TL Zn
TL Zn
4 Bột kênh gửi kho
Hàm lượng kẽm
TL Zn
- 22 -
0.02
7 Đá vôi
T
114.5
8 Túi vải pêcô
cái
901.0
9 Túi vải nỉ
cái
10 Rọ thu bụi
cái
-
11 Gạch cao nhôm
Kg
30,512.0
26.00
24.46
94.08
12 Amiang cách nhiệt
Kg
1,237.0
0.16
0.99
619.81
13 Củi
Ste
16.0
0.01
0.01
142.52
14 Điện năng
KW
358,153.4
316.00
287.13
90.86
15 Nước
M3
-
5.00
-
-
16 Xỉ thải
%
2.1
2.50
2.14
85.40
17 Số ca sản xuất
Ca
629.0
450.00
629.00
139.78
2.0
1.93
1.98
102.79
18 Năng suất Sp
0.35
0.15
T/ca
SX
0.09
26.24
0.72
-
-
-
-
Từ bảng thống kê (2.3) ta rút ra một số chỉ tiêu chính như sau:
-
Quặng kẽm đầu vào là: 7.551,8 tấn, hàm lượng kẽm trung bình: 14,45%.
-
Than tiêu hao là: 9.625,94 tấn.
-
Gạch tiêu hao là: 30.512 kg.
-
Amiang cách nhiệt tiêu hao là: 1.237 kg.
-
Điện năng tiêu hao:
358.153,4 KW.
-
Mức thực thu đạt:
82,2%.
Kết luận: Từ số liệu thống kê về các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của 03 lò
ống quay tại Xí nghiệp Luyện kim màu II – Thái Nguyên thấy rằng lượng than,
nguyên vật liệu và điện năng tiêu hao là rất lớn chiếm 60 đến 70% giá thành sản
phẩm, tỷ lệ thực thu kẽm cũng rất thấp chỉ đạt 82 ÷ 83%. Lượng kẽm mất mát theo
xỉ lò là rất lớn trên 15%, chưa tính đến mất mát do bay bụi. Ngoài số liệu trên,
phòng hóa nghiệm của vật liệu kim loại màu và compozit - Đại học bách khoa Hà
Nội còn phân tích được lượng than dư trong xỉ thải ~ 25%, đây là con số quá lớn.
2.4.2. Hiệu suất thời gian chạy lò và chi phí cho các sự cố thường xảy ra.
Thực tế ngoài các yếu tố trên thì trong quá trình chạy lò ống quay rất hay
xảy ra các sự cố do môi trường làm việc nhiệt độ cao, bụi, đặc biệt đối với nguyên
- 23 -
liệu là quặng Calamin có chứa nhiều sắt, silic rất dễ xảy ra hiện tượng bướu lò. Để
xử lý sự cố này, nhà máy phải dừng chạy lò để tạo điều kiện cho công nhân đục,
phá liệu kết tảng bám vào tường lò. Điều này dẫn đến tiêu hao vật liệu chịu lửa lớn,
giảm năng suất của lò.
Dưới đây là thống kê thời gian chạy lò ống quay tại Xí nghiệp luyện kim
màu II – Thái Nguyên.
Bảng 2.4: Bảng tổng hợp hiệu suất thời gian chạy lò 03 quý đầu năm 2010.
Lò quay 1
STT
Nội dung
S/lần
Tỷ lệ
(Ka)
(%)
642.5
78.45
9
103
12.58
10
149.1
18.21
45
41.35
5.05
0
0
69
26.8
3.27
70
7
5.365
0.66
1
0
131
819
định
Thời gian dừng lò sửa
2
Thiết bị
Thời gian dừng lò đục
3
bướu
Thời gian dừng lò do
4
mất điện
Thời gian dừng lò do
5
sự cố bất thường.
Dừng không sản xuất
6
theo kế hoạch.
7
Tổng cộng.
S/lần
Lò quay 3
ST/g
Thời gian chạy lò ổn
1
Lò quay 2
ST/g
Tỷ lệ
(Ka)
(%)
S/lần
ST/g
Tỷ lệ
(Ka
(%)
629
76.8
11
159
19.4
-
17
13.5
1.7
27.04
3.30
11
7
0.85
11
23.71
2.90
9
10.5
1.28
0
0
-
0
0
48
819
619.13 75.60
100.0
91
818.98 100.0
100.0
Bảng 2.5: Bảng tổng hợp chi phí cho dừng lò sửa chữa trong thời gian chạy
lò 03 quý đầu năm 2010.
Lò 1
TT
Danh mục
ĐVT
Số
lượng
Đơn giá
Lò 2
Thành tiền Số lượng
1
Thành tiền
Lò 3
Số
lượng
Thành tiền
Nhóm lò
Củi
Ste
Than củ nhóm lò Tấn
2
295000
590.000
6
1770000
2
590000,0
1.5
1489836.1
2234754,2
6
8939016.725
1.5
2234754,2
- 24 -
