Огнеупоры и их применение

Раздел: Учебники

 Цинковая руда состоит из смеси сульфидов. Наиболее распространенными цинковыми рудами являются (благородный) галмей ZnC03 и цинковая обманка ZnS. В США имеются месторождения красной цинковой руды ZnO и франклинита (Zn, Mn) 0-Fe203. Красную цинковую руду и франклинит, а также безводный силикат цинка можно непосредственно восстанавливать коксом.

В Японии цинковую руду сначала обжигают, тем самым переводя сульфиды в окислы. Образующийся при обжиге сернистый газ используют в качестве сырья для производства серной кислоты.

Получать цинк из огарков можно двумя способами: сухим и мокрым. При сухом способе огарок смешивают с восстановителями, например коксом, брикетируют и спекают при > 1200 °С. Полученный спек подвергают фьюмингованию и конденсации. При втором (мокром) способе огарок обрабатывают серной кислотой, цинк переходит в сульфатный раствор, который подвергают электролизу при токе высокой плотности. Мокрый (гидрометаллургический) способ наиболее популярен в Японии, поскольку при этом расходуется меньше огнеупоров, используемых в печах для обжига руды, спекания брикетов, в дистилляционных и в ректификационных печах.

Раньше в Японии для получения цинка чисто химическим путем использовали дистилляционную печь горизонтального типа, включающую до 300 реторт из спеченного шамота. В реторты загружали огарок с коксом и нагревали с наружной стороны генераторным газом до 5s 1300 °С. Испаряющийся цинк охлаждался в конденсаторе. Теперь горизонтальные печи почти не применяются, поскольку они малоэффективны, периодического действия и загрязняют воздух.

После войны (1945 г.) в США разработали новую дистилляционную печь вертикального типа. Печь состоит из четырех реторт, каждая из которых имеет ширину 0,3 м, длину 1,8 м и высоту 7,6 м. Стенки реторты выкладывают карборундовым кирпичом, который хорошо противостоит износу от ударов загружаемой шихты (агломерата и кокса). В результате наружного обогрева реторты пары восстановленного цинка из верхней части реторты поступают в конденсатор, где они охлаждаются и превращаются в жидкий цинк.   .

На  228 изображена дистилляционная печь высотой ~ 12 м, внутренним диаметром ~2 м, разработанная фирмой «Сент-Джо- зеф» (США) для получения цинка электротермическим путем. Японская фирма «Нихон когё» применяет этот способ. Предварительно подогретые до 800—900 °С спеченные окатыши и кокс загружают через верхнюю часть шахты и нагревают с помощью двух верхних электродов. Кислые окатыши восстанавливаются окисью углерода, выделяющейся из кокса, цинк испаряется. Затем пары цинка поступают в карборундовый конденсатор, где они охлаждаются и превращаются в жидкий металл. Участки печи, работающие в тяжелых условиях (при 1300—1400 °С), футеруют карборундовыми изделиями, остальные участки — плотным шамотным кирпичом с малым содержанием железа и огнеупорностью 1710—1750 °С.