29 مرداد 1394 منتشرشده در مقالات نوشته شده توسط 

بازیابی گرد و غبار کوره قوس الکتریک توسط فرآیندهای پیرومتالورژیکی

این مورد را ارزیابی کنید
(0 رای‌ها)

همانطور که در بخش گرد و غبار کوره قوس الکتریک گفته شد روشهای بازیابی عناصر ارزشمند از EAFD به دو دسته هیدرو و پیرومتالورژیکی تقسیم بندی می­شوند. در این قسمت تعدادی از فرآیندهای پیرومتالورژیکی را بررسی می­کنیم.

1- روش Waelz

متداول­ترین فرآیندی است که در عمل جهت بازیابی EAFD انجام می­شود و تکنیکی است که از دهه 1900 جهت غنی­سازی سنگ معدنی اکسید روی مورد استفاده قرار می­گیرد. چندین کوره عملیاتی در سراسر جهان وجود دارد که EAFD را با مواد کربن­دار (مثل ذغال سنگ نرمه و کک) و سرباره­سازها (مثل آهک و سیلیکا) مخلوط کرده و فرآیند بازیابی را انجام می­دهند. EAFD در کوره به دو صورت تبدیل می­شود؛ یکی بصورت مخلوطی از اکسیدهای روی- سرب (که مقدار روی 55-60% و آهن 2.5-7.5% است) که محصول نهایی بصورت آهن احیا شده جامد است و دیگری بصورت گرد و غبار فرآیند است که به  آن گرد و غبار ثانویه (Secondary Dust - SD) گویند. کنسانتره هالیدها و دیگر ناخالصی­های موجود در اکسید روی خام باعث می­شوند که محصول تولیدی تنها به عنوان ماده اولیه برای تولید روی مورد استفاده قرار گیرد. پس هالوژنها و دیگر ناخالصی­ها باید بوسیله شستوشو یا کلسینه کردن بطور موثری حذف شوند.

 فرآیند می­تواند روی مواد معدنی، کانی­ها، باطله­ها، خاکستر، سرباره، EAFD و هرگونه ماده دیگری که حاوی روی باشد انجام شود. این مواد حاوی روی که به شکل اکسید روی، فریت روی، سیلیکات روی یا سولفید روی هستند ابتدا با هر ماده ای که حاوی کربن باشند مخلوط شده و بعد از وارد شدن در کوره چرخشی در دمای 1000 تا 1500 درجه سانتی­گراد، روی احیا شده و سپس تبخیر می­شود و نهایتا با انجام فرآیند اکسیداسیون به شکل اکسید روی تبدیل می­شوند. در آخر اکسید روی از گازهای خروجی بوسیله فیلترها و رسوب الکترواستاتیک جدا می­شود. واکنش­های پیشنهادی برای واکنش بصورت زیر است.

در این روش EAFD خام به درون یک کوره چرخشی (rotary kiln) تزریق شده تا روی، سرب و کادمیم و کلر بخار شوند. محصول باقیمانده یک فاز تقریبا آهنی و غیرخطرناک است که قابلیت بازیابی در خود کوره EAF را دارد. گرد و غبار تولیدی از کوره اول ممکن است وارد کوره دوم شود تا اکسید روی ناخالصی تولید شود که برای ذوب روی کافی باشد (مینیمم 50%). همچنین محصول دیگری که تولید می­شود مخلوطی از کلرید سرب و کادمیم است که برای جدایش سرب از کادمیم مورد استفاده قرار می­گیرد.

فرآیند Waelz در یک کوره چرخشی جهت بازیابی اکسید روی انجام می­شود. این عملیات به عنوان یک فرآیند پیرومتالورژیکی شناخته شده که در آن فلزات غیرآهنی مثل روی، سرب وکادمیم تبخیر می­شوند. با کلسینه کردن یا تشویه حذف کلریدهای خطرناک و سرب را از گازهای خروجی فراهم می­کند. در حالت کلی این روش نسبت به دیگر روشهای پیرومتالورژیکی بهتر است؛ زیرا:

  • تجهیزات مورد نیاز قابل دسترس تر هستند.
  • نصب تجهیزات ساده است.
  • فرآیند متالورژیکی به طور کامل شناخته شده است (هیچ جای سوالی نیست).
  • اقتصادی­تر بودن.
  • سرباره تولیدی در فرآیند قابل کاربرد در ساخت جاده است (آسفالت)
  • آهن اسفنجی تولیدی در EAF قابل بازیابی است.
  • مواد اولیه­ای که در به عنوان شارژ قابل استفاده هستند تنوع بیشتری دارند (نسبت به بقیه روشها).
  • مصرف انرژی کم.
  • پیشرفتهای چشمگیر در مواد قابل مصرف (مصرف کک در هر یک تن EAFD کمتر از 200 کیلوگرم است)
  • پایداری بیشتر (محصولات تولیدی فرآیند قابل کاربرد در همه صنایع روی است)
  • بازدهی بالاتر و اطمینان بیشتر به فرآیند.

در این فرآیند علاوه بر تبخیر فلزات غیرآهنی و تولید اکسید جامد آنها و سپس احیای آنها توسط کک یا ذغال، بطور موازی در صورت وجود اکسیدهای آهنی امکان احیای آنها نیز وجود دارد. در شرایط نرمال عملیات (کاربردهای صنعتی) فرآیند نیاز به اضافه کردن گرما ندارد و گرمای مورد نیاز تنها از از طریق هوای گرمی که به درون کوره وارد می­شود تامین می­شود. این گرمای ورودی ابتدا شارژ جامد را خشک کرده و سپس باعث شروع فرآیندهای احیا می­شود. بیشترین دما و زمانی که جامدات نیاز دارند که فرآیند احیا انجام شود دمای 1200 درجه و زمان 90 دقیقه است. هرچند که معمولا دمای عملیات را زیر 1000 درجه انتخاب می­کنند و از طرف دیگر زمان عملیات بیشتر می­شود. در شکل­های زیر شمایی از فرآیند Waelz و عملیات انجام شده بر روی EAFD تحت این فرآیند نشان داده شده است.

2-روش کربوترمال

اساس این روش مشابه روش Waelz است اما در این روش ابتدا EAFD شسته شده و با نفت خام مخلوط می­شود و نمونه­های گندله مانند تولید می­شود. سپس گندله­ها با مواد احیایی مخلوط شده و درون کوره چرخشی ریخته می­شوند. عملیات احیا در دمای 1100 تا 1250 درجه به مدت 1 تا 2 ساعت انجام می­شود. هرچه دما و زمان عملیات احیا بیشتر باشد، بازیابی روی و سرب بیشتر می­شود. اکسید این فلزات در فاز گازی قرار دارند و فلزات از گاز تمیز جمع آوری می­شوند. قسمتی از مواد غیرفرار از یک جداکننده مگنتیکی عبور داده می­شوند تا آهنی که بصورت مگنتیت است بدست آید. قسمت غیر مگنتیتی آهن که اغلب در فاز سرباره وجود دارد که بعد از انجام تستهای استاندارد لیچینگ TCLP در ساختمان سازی و صنایع مربوطه قابل کاربرد است. ( استاندارد TCLP استانداردی است که بر اساس آن میزان مواد خطرناک موجود را تعیین می­کنند. اجزای با آهن بالا به فرآیند فولادسازی فرستاده می­شوند. اکسید روی حاوی بعضی ناخالصی­ها به منظور بازیابی هالوژنها شسته می­شود. شمایی از عملیات انجام شده در زیر آمده است.

در ادمه جهت احیای اکسید روی از یک کوره با حرارت غیرمستقیم (muffle furnace) در دمای 1400 درجه استفاده شد.

3-احیای کربوترمیک

در این روش ابتدا دانه­های EAFD دانه بندی شده و بعد از مخلوط شدن با ذغال سنگ و خشک شدن در دمای 105 درجه، تحت فرآیند Waelz در کوره چرخشی با دمای 900-1100 درجه قرار می­گیرند. قسمت آهنی مستقیما قابل شارژ بوده و قسمت دیگر که به عنوان اکسیدهای Waelz معروفند، مورد عملیات کلسینه شدن (تشویه) قرار می­گیرند تا ناخالصی­ها بخار شوند و نهایتا اکسید روی خالص بدست می­آید (شرایط بهینه 90 دقیقه در دمای 1100 درجه).در ادامه شمایی از فرآیند در زیر آمده است.

آخرین ویرایش در پنج شنبه, 29 مرداد 1394 ساعت 07:31

ارتباط با ما

آدرس

ایران - تهران - دانشگاه علم و صنعت - دفتر مرکز پژوهش و فناوری علم و توسعه.

تلفن و فکس

77240664 - 021

021 - 77240667

ایمیل

این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید