تقنية الفرن ذو النفخ من الأسفل
Thread Content
الهدف من عملية الصهر في الفرن ذو النفخ السفلي هو: (1) أكسدة كبريتيدات الرصاص والمعادن الأخرى الموجودة في المواد الخام، لإنتاج غاز ثاني أكسيد الكبريت الذي يُستخدم في تصنيع حمض الكبريتيك； (2) إنتاج كمية من الرصاص الخام مع تركيز الذهب والفضة فيه ； (3) يتم تفاعل مكونات تكوين الرماد مع أكسيد الرصاص لإنتاج رماد ذو نسبة عالية من الرصاص، وذلك لاستخدامه في عملية الاختزال والصهر في الأفران المزودة بالهواء ； (4) تركيز المعادن المصاحبة سهلة التبخر مثل الثاليوم والكادميوم في الغبار، لتسهيل إعادة تدويرها بشكل شامل. بالإضافة إلى صهر خام الرصاص، يمكن لفرن النفخ السفلي أيضًا معالجة بطاريات قديمة وغيرها من المواد الرصاصية ثانوية المختلفة. المبدأ الأساسي لعملية الصهر في الفرن ذو النفخ من الأسفل: يتم صهر خام الرصاص الكبريتي في فرن ذو نفخ من الأسفل باستخدام الأكسجين، وهذه العملية، مثل عملية صهر أكاسيد المعادن الأخرى، تعتبر عملية تفاعل متعددة الأطوار بين الطور السائل والطور الغازي، وبين الطور السائل والطور الصلب، وبين الأطوار السائلة نفسها. ونظرًا لأن كل مادة لها خصائص فيزيائية وكيميائية مميزة، فإن الخام غالبًا ما يتكون من عدة معادن مختلفة. لذلك، فإن عملية الصهر في الفرن ذو النفخ من الأسفل هي عملية فيزيائية كيميائية معقدة للغاية، وفي هذه العملية، يُعد سلوك المكونات المختلفة أثناء عملية الصهر العامل الرئيسي الذي يحدد ما إذا كانت العملية ستسير بسلاسة أم لا. نظرًا لأن خام الرصاص على شكل مسحوق، فإن مساحة التفاعل كبيرة وسرعة التفاعل عالية، بينما يكون الجبس والكوارتز على شكل حبيبات، مما يجعل مساحة السطح النسبية أصغر، ولذلك فإن ما يؤثر على سرعة التفاعل هو بشكل رئيسي تفاعل تحلل الجبس وتفاعل تكوين الراين. الثاني: مرحلة تحضير المواد لعملية الصهر بالأكسجين من الأسفل1. خطوات العملية: تُعد هذه العملية مرحلة التحضير الأولية لمواد الصهر في فرن الصهر بالنفخ من الأسفل، والهدف منها إنتاج مواد مختلطة ذات تركيب كيميائي موحد ومستقر، بالإضافة إلى درجة جودة موحدة في الحجم والقوة، بحيث تلبي متطلبات تقنيات عملية الصهر في هذا النوع من الأفران. يتم خلط خامات الرصاص ذات التركيبات المختلفة مع بعضها البعض وفقًا لنسب محددة، لتشكيل خليط مناسب التركيب. ثم يتم إضافة مواد مثل الكوارتز والحجر الجيري والفحم المكسور كمواد مساعدة في الصهر، بالإضافة إلى مواد أخرى لزيادة درجة الحرارة، وذلك باستخدام آلات توزيع دقيقة. بعد ذلك، يتم خلط هذا الخليط مع الرماد الناتج عن عملية الاحتراق، ثم يتم ترطيبه وتكوين حبيبات منه، بحيث تكون خصائصه الفيزيائية والكيميائية مناسبة. وأخيرًا، يتم إرسال هذه الحبيبات عبر آلات التوزيع إلى عملية الصهر بالنفخ من الأسفل. 2. بعض المشاريع الرئيسية في عمليات التصنيع: 1) الهدف من قياس كمية المواد الكروية هو التحكم بدقة في كمية المواد المدخلة إلى الفرن، وذلك لتحديد كمية الأكسجين المناسبة للتحكم في مستوى الأكسجين داخل الفرن، وبالتالي التحكم في معدل ترسيب الرصاص وجودة الراين الغني بالرصاص. إذا كان قياس كمية المواد الكروية غير دقيق أو كانت هناك تقلبات كبيرة فيه، فإن ذلك سيؤثر أيضًا على استقرار أداء الفرن وعلى المؤشرات التقنية الخاصة به. 2) يُطلق على التحكم في ضغط الأكسجين في فرن النفخ السفلي وعلى اللوغاريتم للنسبة المئوية للأكسجين في الفرن اسم ضغط الأكسجين. إذا كانت قيمة الأكسجين مرتفعة جدًا، فإن معدل ترسب الرصاص يكون منخفضًا وكمية الرصاص في الراسب تكون عالية، أما إذا كانت قيمة الأكسجين منخفضة جدًا، فإن معدل ترسب الرصاص يكون مرتفعًا، لكن الراسب يكون لزجًا وجودة الرصاص الناتج سيئة. لذلك، فإن اختيار القيمة المثلى للأكسجين يُعد عاملاً أساسيًا في التحكم في عملية الإنتاج في الأفران ذات النفخ السفلي. يتم التحكم في ضغط الأكسجين بشكل أساسي من خلال تعديل نسبة الأكسجين إلى المواد، أي كمية الأكسجين المستخدمة لكل وحدة من المواد. ويمكن تعديل هذه النسبة عن طريق تعديل كمية المواد أو كمية الأكسجين. ٣. خصائص الراكمات الغنية بالرصاص وطريقة تكوينها: تتكون الراكمات الغنية بالرصاص من مزيج من مواد معدنية وغير معدنية مختلفة. وتؤثر خصائص هذه الراكمات على خصائص الإنتاج، مثل اللزوجة ونقطة الانصهار والكثافة وتوتر السطح مع الرصاص. حيث تؤثر اللزوجة ونقطة الانصهار على قابلية تدفق الراكمات ودرجة حرارة الفرن، بينما تؤثر الكثافة وتوتر السطح على فعالية فصل الرصاص عن الراكمات وجودة الرصاص الخام. المكونات الكيميائية لخبث الرصاص عالي التركيز هي بشكل أساسي FeO وSiO2 وCaO، بالإضافة إلى مستوى PbO في الخبث؛ كما يمكن لمستوى ZnO أن يؤثر أيضًا على خصائص خبث الرصاص عالي التركيز. ٤. الممارسة العملية لفرن الأكسجين ذو النفخ السفلي
١) فتح الفرن: يتم فتح فرن الأكسجين ذو النفخ السفلي أولاً وفقًا لمنحنى التسخين المحدد بدقة، وعندما ترتفع درجة حرارة الفرن إلى النطاق المطلوب، يتم إضافة الراسب السفلي، وبعد انصهار هذا الراسب يتم إضافة الرصاص السفلي، وبعد انصهار الرصاص يمكن تشغيل الفرن للإنتاج الطبيعي. 2) العمليات الطبيعية لفرن النفخ السفلي تتضمن بشكل أساسي إزالة الراكد، وإزالة الرصاص، وضبط كمية الأكسجين، وكمية المواد المضافة إلى الفرن، بالإضافة إلى صيانة فتحات إضافة المواد. يجب إفراز الراكدات والرصاص بشكل متوازن حسب حالة بركة الصهر داخل الفرن، فأي منهما إذا تم إفرازه بكمية زائدة سيؤثر على أداء الفرن وعلى عمر قضيب الأكسجين. يتم تعديل كمية الأكسجين وكمية المواد المدخلة إلى الفرن بناءً على نتائج الفحوصات المتعلقة بنسبة الرصاص في الراين ودرجة حرارة الغازات الناتجة، وذلك لضمان الحصول على جودة مناسبة للراين ذو النسبة العالية من الرصاص، بالإضافة إلى تحقيق أقصى قدر ممكن من كمية المواد التي يمكن معالجتها. ٣) إيقاف تشغيل فرن الأكسجين للنفخ من الأسفل، يتم على نوعين: إيقاف مؤقت وإيقاف طويل الأمد. عند التوقف المؤقت عن تشغيل الفرن، يكفي إخراج الرماد المتراكم داخل الفرن قدر الإمكان، مع الحفاظ على درجة الحرارة فيه. في حالة التوقف عن تشغيل الفرن لفترة طويلة، يجب إخراج كل الرماد والرصاص الموجود داخل الفرن، قبل إعادة تشغيله مرة أخرى. 5. تحديد حالة العمل الطبيعي لفرن النفخ السفلي والمؤشرات التقنية والاقتصادية الرئيسية. عندما يتمتع فرن الحرق من الأسفل بالخصائص التالية، يمكن اعتباره في حالة طبيعية:
أ. قلة الرذاذ الناتج عن فتحة التغذية، وانسداد خفيف.
ب. تدفق الراسب بشكل جيد.
ج. تدفق الرصاص طبيعي، مع كمية قليلة من الراسب العائم، وتذبذبات معتدلة.
د. استقرار تدفق الأكسجين والنيتروجين في قضيب الأكسجين، بالإضافة إلى استقرار الضغط.
هـ. استقرار درجة حرارة الراسب، وأن تكون ضمن النطاق من 1000 إلى 1100 درجة مئوية.
و. استقرار درجة حرارة الغازات الناتجة، وأن تكون ضمن النطاق المطلوب.
أما المؤشرات التقنية والاقتصادية الرئيسية لفرن الحرق من الأسفل، فهي معدل الغبار الناتج، وكمية المواد المعالجة، ومعدل ترسيب الرصاص، بالإضافة إلى جودة الراسب الغني بالرصاص. تشمل العوامل التي تؤثر على معدل الغبار: جودة المواد الكروية، نسبة الأكسجين إلى المواد، ارتفاع خط الراسب، كمية المواد الكروية المضافة، نوع الراسب، وزمن دوران الرماد. كمية المعالجة هي كمية المواد الكروية التي تدخل الفرن في وحدة الزمن، والعوامل المؤثرة الرئيسية هي معدل الغبار وقيمة الطاقة الحرارية للمواد الكروية، كما أن تأثير خفض درجة حرارة غلاية الحرارة المتبقية يؤثر أيضًا بشكل مباشر على حجمها. معدل ترسيب الرصاص هو نسبة كمية الرصاص المنتجة إلى كمية الرصاص الموجودة في المواد الخام المستخدمة، والعوامل الرئيسية التي تؤثر على معدل ترسيب الرصاص هي جودة المواد الخام ونسبة الأكسجين فيها. العامل الرئيسي الذي يؤثر على جودة خبث الرصاص العالي هو نسبة الأكسجين إلى المواد. ٦. الأعطال الشائعة في فرن الأكسجين السفلي:
أ. من السهل حدوث انسداد بعد إضافة المواد، وذلك بسبب التصاق الراسبات.
ب. سوء قدرة الراسبات على الحركة وارتفاع لزوجتها، وذلك بسبب انخفاض درجة حرارة الراسبات، وانخفاض نسبة الأكسجين إلى المواد، بالإضافة إلى عدم ملاءمة نوع الراسبات.
ج. قدرة جيدة للراسبات على الحركة، وخفة قوامها، وذلك بسبب ارتفاع درجة حرارة الراسبات، وارتفاع نسبة الأكسجين إلى المواد.
د. سمك الطبقة العلوية من الراسبات كبير، وذلك بسبب انخفاض نسبة الأكسجين إلى المواد.
هـ. تقلبات ضئيلة أو عدم وجود تقلبات في كمية الرصاص داخل الفرن، وذلك بسبب قلة كمية الرصاص أو انسداد النظام الخاص بالسحب.
و. درجة حرارة الغازات المنبعثة مرتفعة.
ز. درجة حرارة الراسبات مرتفعة، وذلك بسبب عدم ملاءمة نوع الراسبات ； درجة حرارة الاحتراق للكرات المستخدمة مرتفعة نسبيًا