9.8.1 Цели и типы восстановления

Восстановление цинка из окисленных материалов в промышленных условиях проводят только углетермически, используя в качестве восстановителя уголь или кокс.

Главная и общая цель этого процесса — отделить цинк от большинства сопутствующих ему компонентов в окисленных промышленных и природных цинксодержащих материалах при наибольших технико-экономических выгодах. Эта цель достигается благодаря тому, что в условиях углетермического восстановления цинк переходит в металлическое состояние, в котором его летучесть гораздо выше летучести других сопутствующих ему компонентов в тех же условиях. Следовательно, при этом происходит избирательная дистилляция цинка, который отгоняется в виде пара. Парогазовую фазу выводят из зоны дистилляции и конденсируют цинк. Если при этом в газовой фазе сохраняется достаточно высокая концентрация СО или конденсация цинка осуществляется достаточно быстро для предотвращения окисления паров цинка, то конденсируется жидкий металл. В противном случае пары цинка окисляются и конденсируется ZnO.

Создать условия для конденсации металлического цинка довольно сложно. Делать это имеет смысл лишь при восстановлении цинка из богатых по цинку окисленных материалов, каким является цинковый агломерат, с получением товарного металла или близкого к нему. Для бедных по цинку материалов (окисленные цинковые руды, продукты металлургического производства — цинковые кеки, цинковистые шлаки и др.) конденсацию отогнанного цинка ведут в окислительных условиях. Полученные при этом возгоны оксида цинка перерабатывают методами, применяемыми для богатых окисленных цинковых материалов, или используют как технический оксид цинка. Таким образом, дистилляция цинка из бедных материалов имеет целью сконцентрировать цинк в малом количестве оксидного возгона.

Пирометаллургическая переработка цинковых кеков в основном проводится методом вельцевания, тогда как в практике других стран большей частью используется свинцовая шахтная плавка (цинковые кеки вводят в шихту агломерирующего обжига свинцового концентрата) с последующим фьюмингованием образующихся при шахтной плавке цинковистых шлаков.

Вельцевание — это восстановление дисперсного твердого цинксодержащего окисленного материала коксиком во вращающихся трубчатых печах с отгонкой металлического цинка и конденсацией окисленного цинка (вельц-оксид).

Агломерированный цинковый огарок с высоким содержанием цинка (до 62 %) подвергают углетермическому восстановлению с дистилляцией и конденсацией металлического цинка в различных агрегатах - горизонтальных и вертикальных ретортах, шахтных и электротермических печах (все в комплексе с конденсаторами). Дистилляцию цинка проводят при 1100-1400°С и при высоких p_CO в газовой фазе. Дистилляция цинка из агломерата в горизонтальных ретортах представляет собой периодический процесс, а в прочих (из перечисленных) агрегатах — непрерывный.