Bodenbelüftungsofen-Verfahren

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Der Zweck des Schmelzens in einem Unterdruckofen ist es: (1) Die Sulfide von Blei und anderen Metallen im Rohstoff zu oxidieren, sodass SO2 entsteht, das wiederum zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet werden kann； (2) Es wird etwas Rohblei erzeugt, wobei Gold und Silber darin angereichert werden ； (3) Die Schlackenbildner reagieren mit Bleioxid, wodurch eine hochbleihaltige Schlacke entsteht, die anschließend in einem Blasofen zur Reduktion und Schmelzung verwendet wird ； (4) Es wird erreicht, dass leicht entflammbare Begleitmetalle wie Thallium und Cadmium in dem Rauchstaub angereichert werden, um eine effektivere Wiederverwertung zu ermöglichen. Neben der Verarbeitung von Bleierzen kann ein Unterdruckofen auch verschiedene Arten von sekundärem Bleimaterial wie alte Akkus verarbeiten. Grundprinzip der Schmelzung in Ofen mit Unterdruck-Sauerstoffzufuhr: Die Schmelzung von Bleisulfid-Rohstoffen in einem Ofen mit Unterdruck-Sauerstoffzufuhr ist, genauso wie die Schmelzung anderer Metallsulfide, ein mehrphasiger Reaktionsprozess zwischen Flüssigphase und Gasphase, zwischen Flüssigphase und Festphase sowie zwischen Flüssigphasen. Da alle Materialien ihre eigenen physikalischen und chemischen Eigenschaften haben, und Rohstoffe oft aus verschiedenen Mineralien bestehen, ist dieser Prozess besonders komplex. Daher ist der Schmelzprozess in Öfen mit Unterdruck ein äußerst komplexer physikalisch-chemischer Prozess. Dabei spielt das Verhalten der einzelnen Bestandteile während des Schmelzvorgangs eine entscheidende Rolle dafür, ob dieser reibungslos ablaufen kann. Da das Blei-Rohmaterial pulverförmig ist, ist die Reaktionsfläche groß und die Reaktionsgeschwindigkeit hoch. Kalkstein und Quarz hingegen sind körnig, wodurch ihre Oberflächenfläche geringer ist. Daher beeinflussen vor allem die Zersetzung des Kalksteins sowie die Schlackenbildung die Reaktionsgeschwindigkeit. Zwei: Die Zutatenbereitung bei der Sauerstoffunterdruckschmelzung
1. Prozessablauf: Dieser Prozess stellt die Vorbereitungsphase für die Oxidschmelzung des Rohstoffs in einem Ofen mit Sauerstoffunterdruck dar. Ziel ist es, kontinuierlich Mischkörner herzustellen, deren chemische Zusammensetzung gleichmäßig und stabil ist, deren Korngröße sowie Festigkeit den Anforderungen des Schmelzprozesses entsprechen. Gleisenerz mit unterschiedlichen Zusammensetzungen wird durch proportionales Einbringen zu einem gleichmäßig zusammengesetzten Mischerz verarbeitet. Dieses Mischerz wird zusammen mit Schmelzmitteln wie Quarz, Kalkstein und Zerkleinertem Kohle sowie Wärmezusätzen in proportionaler Menge mithilfe von Dosiermaschinen bereitgestellt. Anschließend wird es mit Asche vermischt, befeuchtet und zu Granulaten geformt – so entstehen Granulate mit den gewünschten physikalischen und chemischen Eigenschaften. Diese Granulate werden schließlich mithilfe von Dosiermaschinen in den Prozess der Unterdruckschmelzung geschickt. 2. Einige wichtige Prozessschritte: 1) Der Zweck der Messung der Kugeln und Materialien besteht darin, die Menge des in den Ofen eingebrachten Materials genau zu kontrollieren. Dadurch kann die entsprechende Menge an Sauerstoff bereitgestellt werden, um den Sauerstoffsatz im Ofen zu regulieren. Dies wiederum ermöglicht es, die Rate des Sinkens des Bleis sowie den Gehalt an Blei im Schlacke zu steuern. Wenn die Messung der Kugeln und Materialien ungenau ist oder große Schwankungen aufweist, beeinträchtigt das auch die Stabilität des Betriebs des Unterdruckofens sowie seine technischen Parameter. 2) Die Kontrolle des Sauerstoffpotenzials in Ofenanlagen mit Unterdruckbrenner sowie der Logarithmus des Prozentsatzes an Sauerstoff im Material werden als Sauerstoffpotenzial bezeichnet. Bei zu hohem Sauerstoffpotential ist die Sinkrate des Bleis gering, während der Anteil an Blei im Schlacke hoch ist. Bei zu niedrigem Sauerstoffpotential ist die Sinkrate des Bleis hoch, doch die Schlacke wird zäh und die Qualität des feinen Bleis ist schlecht. Daher ist es entscheidend, das optimale Sauerstoffpotential zu wählen, um die Produktion in Schmelzöfen zu kontrollieren. Die Kontrolle des Sauerstoffpotenzials erfolgt hauptsächlich durch Anpassung des Sauerstoff-Gemischs – also des Sauerstoffverbrauchs pro Einheit des Materials. Die Anpassung dieses Gemisches kann auf zwei Weisen erfolgen: durch Anpassung der Menge des Materials sowie der Menge des Sauerstoffs. 3. Eigenschaften von Schrott mit hohem Bleigehalt und seine Entstehung: Schrott mit hohem Bleigehalt ist eine Mischung aus verschiedenen metallischen und nichtmetallischen Stoffen. Auf die Eigenschaften der Produktion haben Faktoren wie Viskosität, Schmelzpunkt, Dichte sowie die Oberflächenspannung zum Blei Einfluss. Dabei beeinflussen Viskosität und Schmelzpunkt die Fließfähigkeit des Schrotts sowie die Temperatur im Ofen. Dichte und Oberflächenspannung wiederum beeinflussen die Effektivität der Trennung von Schrott und Blei sowie die Qualität des Rohbleis. Die chemische Zusammensetzung von Schrott mit hohem Bleigehalt besteht hauptsächlich aus FeO, SiO2 und CaO. Der Gehalt an PbO beeinflusst ebenfalls die Eigenschaften dieses Schrotts. Zudem kann auch der Gehalt an ZnO die Eigenschaften des Schrotts mit hohem Bleigehalt beeinflussen. 4. Praktische Bedienung des Sauerstoff-Unterblasofens 1) Zum Starten des Sauerstoff-Unterblasofens muss zunächst streng nach der vorgegebenen Kurve zum Aufheizen des Ofens vorgegangen werden. Sobald die Temperatur im Ofen auf den gewünschten Wert gestiegen ist, wird Schlacke hinzugefügt. Nachdem die Schlacke geschmolzen ist, wird Blei hinzugefügt. Erst nach dem Schmelzen des Bleis kann der Ofen für die normale Produktion genutzt werden. 2) Die normale Bedienung eines Unterdrucköfen umfasst hauptsächlich das Entfernen von Schlacke und Blei, die Regulierung des Sauerstoffs, die Steuerung der Menge an Kugeln und Materialen, die in den Ofen gegeben werden, sowie die Wartung der Zufuhröffnungen. Das Entfernen von Schlacke und Blei muss in Abhängigkeit von der Situation im Schmelzofen ausbalanciert erfolgen. Wenn eines davon in zu großen Mengen entfernt wird, beeinträchtigt das sowohl den Betrieb des Ofens als auch die Lebensdauer der Sauerstoffpistole. Die Regulierung des Sauerstoffs sowie der Menge an Material, das in den Ofen eingebracht wird, erfolgt hauptsächlich anhand der Ergebnisse der Analysen bezüglich des Bleigehalts im Schlacke sowie der Temperatur der Abgase. Dadurch soll eine angemessene Qualität der Schlacke mit hohem Bleigehalt sowie eine maximale Verarbeitungsmenge erreicht werden. 3) Die Stilllegung eines Sauerstoff-Basisblasofens erfolgt in zwei Arten: kurzfristige Stilllegung und langfristige Stilllegung. Bei kurzfristigen Stilllegungen des Ofens genügt es, den Schlackegehalt im Ofen so weit wie möglich zu entfernen und in der Zwischenzeit die Wärme zu bewahren. Bei einer langen Stilllegung des Ofens muss der Schlacke sowie das Blei im Ofen vollständig entfernt werden, bevor der Ofen erneut in Betrieb genommen werden kann. 5. Beurteilung des normalen Betriebs eines Bodenbrennöfens sowie die wichtigsten technischen und wirtschaftlichen Kennzahlen. Wenn der Bottom-Blow-Brenner die folgenden Eigenschaften aufweist, kann man davon ausgehen, dass er in Ordnung ist: A Es kommt zu wenig Spritzern am Einlass, die Verstopfung ist gering. B Die Fließfähigkeit des Schlammes ist gut. C Der Fluss des Bleis ist normal, es gibt wenig Schlämme und die Schwankungen sind gering. D Die Ströme von Sauerstoff und Stickstoff sowie der Druck sind stabil. E Die Temperatur des Schlammes bleibt konstant und liegt zwischen 1000–1100 °C. F Die Temperatur der Abgase bleibt ebenfalls konstant und liegt im erforderlichen Bereich. Zu den wichtigsten technisch-wirtschaftlichen Kennzahlen eines Bottom-Blow-Brenners gehören der Staubgehalt, die Verarbeitungskapazität, der Anteil an Blei im Schlamm sowie die Qualität des Schlammes mit hohem Bleigehalt. Zu den Faktoren, die den Rauch- und Staubgehalt beeinflussen, gehören die Qualität des Ballmaterials, das Sauerstoff-Gemisch, die Höhe der Schlackenlinie, die Menge an Ballmaterial, die Art der Schlacke sowie die Zykluszeit des Rauchs und der Asche. Die Verarbeitungsmenge ist die Menge an Kugelmaterial, die pro Zeitraum in den Ofen gelangt. Die wichtigsten Einflussfaktoren sind der Staubgehalt sowie die Heizwert des Kugelmaterials. Auch die Kühlleistung des Wärmerückgewinnungsboilers hat einen direkten Einfluss auf diese Menge. Der Bleigehalt bezeichnet das Verhältnis zwischen der Menge an gewonnenem Blei und dem Bleigehalt des eingesetzten Rohstoffs. Auf den Bleigehalt haben vor allem die Qualität des Rohstoffs sowie das Verhältnis von Sauerstoff zu anderen Bestandteilen Einfluss. Der wichtigste Faktor, der die Qualität des Schrots mit hohem Bleigehalt beeinflusst, ist das Sauerstoff-Stoffverhältnis. 6. Häufige Fehler bei Ofen mit Sauerstoffunterdruckbeheizung
Häufige Fehler bei Ofen mit Sauerstoffunterdruckbeheizung:
A) Nach dem Einbringen des Materials kommt es leicht zu Verstopfungen – ausgelöst durch die Klebrigkeit des Schlackematerials.
B) Die Fließfähigkeit der Schlacke ist schlecht, ihre Viskosität hoch. Der Grund dafür sind niedrige Schlacketemperaturen, ein zu geringes Verhältnis von Sauerstoff zu Material sowie eine ungeeignete Schlackenstruktur.
C) Die Schlacke fließt gut, sie ist dünnflüssig. Der Grund dafür sind hohe Schlacketemperaturen sowie ein zu hohes Verhältnis von Sauerstoff zu Material.
D) Auf der Oberfläche des Bleis bildet sich eine dicke Schicht aus Schlacke – ausgelöst durch ein zu geringes Verhältnis von Sauerstoff zu Material.
E) Es gibt kaum Schwankungen im Bleigehalt – entweder wegen zu wenig Blei im Ofen oder aufgrund von Verstopfungen durch Saugeffekte.
F) Die Temperatur der Abgase ist zu hoch.
G) Die Schlacketemperatur ist zu hoch – ausgelöst durch eine ungeeignete Schlackenstruktur ； Die Heizwert der Kugelmaterialien ist relativ hoch