Planta de recuperación de polvo de acero de horno Waelz con horno de arco eléctrico de óxido de zinc

1. El mercado del óxido de zinc tiene amplias perspectivas de desarrollo, especialmente en el contexto de unos requisitos de protección medioambiental cada vez más estrictos. La producción de óxido de zinc Walz (WOx) mediante el reciclaje de polvo de horno de arco eléctrico (EAFD) se ha convertido en una importante oportunidad de negocio.
La materia prima para la producción de óxido de zinc de Walz es el EAFD, y se puede recuperar alrededor del 30% de óxido de zinc de cada tonelada de EAFD. Su precio de venta está vinculado al precio del zinc en la Bolsa de Metales de Londres (LME), que suele estar entre 1,600 y 2,400 dólares por tonelada. En comparación con el vertido del EAFD (que cuesta alrededor de 50-100 dólares por tonelada), el reciclaje no solo ahorra costos, sino que también genera ingresos a través de la venta de óxido de zinc.

2. El continuo fortalecimiento de las regulaciones ambientales ha impulsado a las empresas a adoptar de forma más activa programas de reciclaje. La planta de óxido de zinc de Walz utiliza tecnología avanzada de control de emisiones para reducir eficazmente la emisión de sustancias nocivas (como dioxinas y furanos). Este modelo puede ayudar a las empresas a reducir los riesgos ambientales al tiempo que logran el reciclaje de recursos y maximizan los beneficios económicos.

3. Productos y aplicaciones
Óxido de zinc de Walz (WOx)
El óxido de zinc Walz se puede utilizar ampliamente en la industria del acero (como agregados de hierro), materiales de construcción (como lana de roca y materiales de relleno) y jardinería.
Escoria inerte
El proceso de reciclaje también produce escoria inerte, que puede utilizarse como materia prima para cemento y materiales de relleno de carreteras, mejorando aún más el aprovechamiento de los recursos. Su precio suele oscilar entre 1 y 5 dólares por tonelada.

4. Operaciones y costos de la planta
Las plantas WOx son instalaciones fundamentales para el procesamiento de materiales peligrosos y plataformas importantes para la recuperación de recursos. Los costos operativos de la planta se ven afectados por los precios de mercado de la electricidad, el gas natural, el agua, los agentes reductores y la cal. Actualmente se estima que el costo de procesamiento de cada tonelada de EAFD es de aproximadamente US$160-180.

5. El impulso al reciclaje
El uso de chatarra de acero (SCRAP) en el proceso de fabricación de acero no solo mejora la rentabilidad, sino que también aporta valor de reciclaje a la fundición de acero. Mediante un sistema de extracción de humos más eficiente, se puede recolectar más acero fundido, al tiempo que se reducen las emisiones durante el proceso de fundición de acero y se promueve la producción limpia.

En la industria metalúrgica, la fundición y el procesamiento de minerales producirán una gran cantidad de escorias residuales, que a menudo contienen una variedad de metales valiosos (como zinc, plomo, etc.). Los métodos de tratamiento tradicionales pueden provocar el desperdicio de estos metales valiosos, y los metales pesados ​​en las escorias residuales causarán una grave contaminación al medio ambiente si no se eliminan adecuadamente. El objetivo principal del proceso Waelz es recuperar eficazmente metales valiosos, especialmente zinc, de estas escorias residuales complejas que contienen metales pesados.

1. Preparación de la materia prima:
Tipo de materia prima: Las principales materias primas son minerales de sulfuro complejos o escoria de desechos metalúrgicos que contienen metales pesados ​​como zinc y plomo. Por ejemplo, la escoria de lixiviación de zinc producida durante la hidrometalurgia del zinc contiene óxido de zinc (ZnO), sulfuro de zinc (ZnS) y compuestos de plomo como sulfato de plomo (PbSO₄). Materias primas mixtas: La escoria de desechos se mezcla con coque (como agente reductor) y fundente (como piedra caliza) en una determinada proporción. El coque se utiliza para proporcionar la fuente de carbono necesaria para la reacción de reducción, y el fundente ayuda a reducir el punto de fusión de la escoria y mejorar la fluidez de la reacción. Por ejemplo, la relación de masa adecuada entre coque y escoria de desechos puede ser de alrededor de 1:4 - 1:6, y la cantidad de fundente agregada depende de la composición de la escoria de desechos y de las propiedades deseadas de la escoria.

2. Recuperación de zinc por calcinación:
El equipo clave del proceso waelz es el horno rotatorio. El horno rotatorio es un dispositivo cilíndrico inclinado que gira lentamente. Permite que las materias primas giren continuamente en él, asegurando así que las materias primas estén en pleno contacto con el agente reductor y el fundente, y puedan experimentar diferentes zonas de temperatura a lo largo de la dirección axial del cuerpo del horno para lograr cambios físicos y químicos continuos. El horno rotatorio generalmente está hecho de materiales metálicos resistentes a altas temperaturas (como acero de aleación) y revestido con materiales refractarios para soportar entornos de alta temperatura. Su longitud puede alcanzar decenas de metros y su diámetro puede alcanzar varios metros. La velocidad de rotación es relativamente lenta, generalmente de unas pocas a más de diez revoluciones por minuto, de modo que las materias primas puedan tener suficiente tiempo de residencia en el horno para la reacción.

3. Proceso de recuperación:
Etapa de reacción de reducción: En la zona de alta temperatura del horno rotatorio (generalmente a 1100-1300 ℃), el coque reacciona con los óxidos metálicos de la escoria residual para formar una reacción de reducción. Tomando el zinc como ejemplo, la reacción principal es que el zinc generado existe en forma de vapor. Para los compuestos de plomo, también ocurren reacciones de reducción similares, como. Estas reacciones son reacciones endotérmicas y requieren suficiente calor del exterior para mantener la reacción.

4. Etapa de oxidación y recolección:
El vapor de metal (principalmente vapor de zinc) que escapa del horno rotatorio ingresa a la zona de oxidación, donde sufre una reacción de oxidación con el oxígeno del aire para generar polvo de óxido de zinc, que puede recolectarse mediante equipos de recolección de polvo (como colectores de polvo de bolsas, colectores de polvo electrostáticos, etc.).

5. Formación y descarga de escoria:
Durante el proceso de reducción, algunas impurezas de la escoria residual reaccionan con el fundente para formar escoria. Los principales componentes de la escoria incluyen dióxido de silicio (SiO₂), óxido de calcio (CaO), etc., que fluyen en forma líquida en el fondo del horno rotatorio y finalmente se descargan por el extremo del horno. La escoria se puede utilizar posteriormente en materiales de construcción y en otros campos.

6. Ventajas del proceso
(1) Recuperación eficiente de recursos: puede recuperar eficazmente metales valiosos como zinc y plomo en escoria residual, mejorar la tasa de recuperación total de metales y la tasa de recuperación de zinc puede alcanzar aproximadamente el 70-80%, reduciendo en gran medida el desperdicio de recursos.

(2) Respetuoso con el medio ambiente: al recuperar metales valiosos, se reduce el contenido de metales pesados ​​en las escorias residuales y el riesgo de contaminación del medio ambiente por escorias residuales. Al mismo tiempo, los metales recuperados se pueden reutilizar en la producción industrial, lo que reduce la dependencia del mineral primario.

(3) Proceso maduro: El método Waelz es un proceso maduro que ha sido probado en la práctica a largo plazo. El equipo es relativamente simple, el funcionamiento es estable y es fácil de aplicar a escala industrial.

El proceso WOX está reconocido como la mejor técnica disponible (MTD) para el reciclaje de EAFD por la Oficina Europea de IPPC y la EPA (EE. UU.). Este proceso utiliza un horno rotatorio tongli, donde se emplea una combinación de atmósferas reductoras y oxidantes para separar el zinc y el hierro de manera efectiva. En este sistema, el zinc se vaporiza a altas temperaturas, mientras que el hierro permanece como escoria inerte dentro del horno. Luego, el zinc vaporizado se enfría en una cámara de sedimentación y se recolecta utilizando un sistema de mangas de alta eficiencia ubicado junto a la cámara. El proceso cuenta con un único punto de emisión en la chimenea de humos. Antes de la emisión, los gases de escape pasan por un sistema de tratamiento avanzado diseñado para eliminar dioxinas, furanos y otros materiales peligrosos, lo que garantiza el cumplimiento de estrictas normas ambientales. El proceso WOX representa una solución sostenible, eficiente y respetuosa con el medio ambiente para la gestión y el reciclaje de EAFD.

1. Capacidad de diseño:
El proyecto de construcción EPC está diseñado para procesar 110,000 toneladas de polvo de horno de arco eléctrico (EAFD) anualmente, empleando una combinación de procesos pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos. La planta cuenta con un horno rotatorio de 4 x 55 metros de diámetro, diseñado para una eficiente recuperación de material y una alta confiabilidad operativa.

2. Composición de la proporción de materia prima:
El EAFD, la materia prima principal de esta planta, contiene aproximadamente un 30 % de hierro, un 20-25 % de zinc y un 1 % de plomo. Para optimizar el proceso de recuperación, la planta requiere 18,700 8,000 toneladas de agentes reductores y XNUMX toneladas de cal al año. Estos insumos respaldan la separación y extracción de materiales valiosos al tiempo que garantizan condiciones de procesamiento estables.

3. Salida real:
La producción de la planta incluye 33,000 toneladas por año de óxido Waelz (WOx), que tiene un contenido aproximado de zinc del 65%, y 77,300 toneladas de escoria inerte. El WOx sirve como un recurso valioso para las industrias posteriores, mientras que la escoria inerte se puede utilizar en materiales de construcción, lo que garantiza una generación mínima de residuos.

4. Desempolvado de gases de escape:
Un sistema de extracción de humos de última generación garantiza el cumplimiento de las normas medioambientales al mantener un contenido de polvo de tan solo el 0.5 %. Este sistema es fundamental para minimizar las emisiones y cumplir con las normas reglamentarias de manera eficaz.

5. Indicadores de funcionamiento de la fábrica:
Para mantener sus operaciones, la planta consume aproximadamente 3,300 MWh de gas natural y 6,150 MWh de electricidad al año. Además, se requieren 202,000 metros cúbicos de agua al año para respaldar las actividades de refrigeración y procesamiento, lo que pone de relieve la necesidad de una gestión eficiente de los servicios públicos.
Esta instalación representa un importante paso adelante en las prácticas industriales sustentables, aprovechando la tecnología avanzada de hornos rotatorios y el manejo eficiente de la materia prima para maximizar la recuperación de recursos y al mismo tiempo cumplir con estrictos requisitos ambientales.

El proceso pirometalúrgico es suficiente para la producción de WOx, pero
El proceso Hidrometalúrgico mejora la concentración de zinc del Producto Final, mejorando el retorno de la inversión.

A medida que los requisitos de la legislación medioambiental se hacen cada vez más estrictos, los requisitos de adaptabilidad medioambiental de las empresas siderúrgicas también aumentan constantemente. Por ello, en las acerías se han promovido vigorosamente algunos métodos técnicos para reducir el consumo de energía, reducir las emisiones de residuos y reciclar los residuos. Se han aplicado con éxito algunas tecnologías de reciclaje y reutilización de residuos de acerías desarrolladas en los últimos años. Estas tecnologías pueden lograr los efectos de reducir las emisiones de residuos, ahorrar costes de eliminación de residuos y reciclar algunos productos que contienen Fe y Zn.

Los desechos provienen principalmente de polvo fino en colectores de polvo y lodos de polvo generados en varios procesos de producción. En el proceso de reciclaje de desechos, se requiere un tratamiento libre de polvo y, a menudo, se utilizan métodos de proceso como la formación de enlaces, la fabricación de bolas, el briquetado, la fabricación de ladrillos y otros. Un proceso de producción común de los métodos de tratamiento de procesos anteriores es la mezcla de desechos, es decir, el proceso de mezcla. El sistema de mezcla debe poder realizar procesos de mezcla, humidificación, mezclado, compactación, pre-bola, reacción, enfriamiento y otros al mismo tiempo. Las funciones anteriores se pueden lograr utilizando un mezclador de alta potencia a contracorriente. Las materias primas mezcladas a menudo contienen algunos materiales reciclados difíciles de manipular, como materiales reciclados duros (mineral sinterizado, coque), corrosivos (materiales que contienen cloruro), que producen chispas fácilmente (materiales que contienen Fe), que reaccionan fácilmente (cal viva) o que son muy viscosos y se aglomeran fácilmente.

1. Peletización de cenizas en polvo
En los últimos años, la recuperación de zinc ha adquirido cada vez mayor importancia en las acerías. Con el aumento del uso de acero galvanizado en caliente para la superficie, la cantidad de zinc reciclado en las acerías para su refundición también ha aumentado significativamente. Existen dos formas de tratar los desechos que contienen zinc: una es tratar únicamente la apariencia; la otra es procesar el zinc recuperado para convertirlo en óxidos.

En la planta siderúrgica Aalpine de Linz (Austria), el gas de escape con contenido de polvo del convertidor se desempolva mediante el enfriador y el siguiente paso del precipitador electrostático. El polvo grueso del enfriador y el polvo fino con bajo contenido de cinc del precipitador electrostático se calientan en el horno rotatorio y se prensan para formar aglomerados en una línea de producción continua. Los aglomerados prensados ​​se devuelven directamente al convertidor para su reutilización.

El polvo rico en zinc del precipitador electrostático se envía a otra línea de producción: el sistema de peletización. Debido a que este polvo tiene un alto contenido de hierro y cal viva, y es fácil generar chispas cuando la temperatura de funcionamiento alcanza los 150 °C, el sistema está protegido por nitrógeno para evitar que el hierro reaccione. Para eliminar la entalpía de reacción de la cal apagada y otras fuentes de calor, el mezclador también se utiliza como enfriador de vapor. Se instala un alimentador de discos mejorado entre el mezclador y el peletizador de discos como reactor. Dado que el mezclador es una producción discontinua intermitente por lotes, mientras que el peletizador es una producción continua, el alimentador de discos se puede utilizar como un dispositivo de amortiguación entre la producción intermitente y la producción continua, y también puede proporcionar tiempo suficiente para la reacción completa de la cal apagada. Aunque el polvo es difícil de disolver en agua, se requiere una gran cantidad de agua para el proceso de mezclado. La cantidad de agua añadida se calcula automáticamente por el sistema de control de proceso basándose en los datos de detección, y básicamente consta de las siguientes partes: la cantidad de agua utilizada para apagar el CaO (estequiométrica), el agua utilizada para consumir calor de reacción, el agua utilizada para enfriar el polvo caliente, el agua utilizada para consumir energía mecánica del mezclador de alta temperatura y el agua utilizada para la humidificación de los gránulos de polvo. La evaporación del agua hace que se genere una gran cantidad de vapor que contiene polvo en el mezclador, el reactor y el peletizador. Estos vapores se purifican en el purificador y se reciclan, y las aguas residuales del purificador se envían al mezclador para su uso. Estas aguas circulan en un sistema completamente cerrado y no se descargarán al exterior. Además, el agua utilizada en todo el proceso es agua nueva añadida al purificador. Dado que el polvo que contiene cal es muy pegajoso después de la humidificación, el mezclador generalmente está equipado con un dispositivo de limpieza automático. Las bolas húmedas que salen del peletizador se secan en un secador de banda para facilitar el almacenamiento. Las bolas terminadas tienen una alta resistencia mecánica, pueden mantener una buena estabilidad en un ambiente húmedo y son adecuadas para el transporte de larga distancia.

2. Proceso del horno rotatorio Waelz
En 1992, BUS construyó una moderna planta de recuperación de zinc respetuosa con el medio ambiente en el sitio de la antigua planta siderúrgica de la zona industrial de Sajonia en Friburgo, Alemania. La planta utiliza un horno rotatorio para convertir los desechos industriales que contienen zinc en óxidos ecológicos y respetuosos con el medio ambiente. A continuación, los óxidos se convierten en zinc en el taller de zinc. Las materias primas que se pueden procesar mediante el proceso de horno rotatorio Waelz incluyen cenizas de desempolvado de la acería, lodos, pellets de residuos, coque húmedo, coque seco (coque de petróleo, coque de antracita), yeso de desulfuración de gases de combustión (húmedo), yeso seco triturado, cal viva, cal apagada, etc. El polvo de la acería se transporta normalmente en camiones cisterna especiales y luego se almacena en silos de gran volumen.
Para mejorar el rendimiento de las materias primas, en 1997 se instaló un sistema de peletización mixto, que aumentó la producción del horno en un 20% aproximadamente. Se seleccionan diferentes agentes reductores o aglutinantes según el contenido de zinc de los desechos y luego se mezclan, homogeneizan y humidifican. El equipo principal del sistema de peletización es un mezclador potente para la producción intermitente por lotes y un peletizador de cilindros para la producción continua.

El horno rotatorio Waelz nº 1 tiene una ligera inclinación, 43 m de longitud, 3.6 m de diámetro y gira aproximadamente una vez por minuto. El gas de calentamiento circula en dirección opuesta al material mezclado (pellets), y el material mezclado se calienta y se seca mientras pasa lentamente por el horno. Los óxidos metálicos se reducen en la zona de reacción a 1200 °C, temperatura a la que se evaporan el cinc y el cadmio. La ventilación del proceso reoxida los metales, que entran en el sistema de lavado de gases junto con el gas residual, separan los óxidos metálicos en el enfriador de tubos planos y el filtro, y los transportan al silo para su almacenamiento intermedio. La escoria del horno rotatorio Waelz se puede utilizar para vertederos o para la construcción de carreteras. El proceso patentado del horno Waelz (SDHL) utiliza el calor de reacción de los óxidos de hierro en el horno rotatorio, lo que reduce en gran medida el consumo de energía (gas y coque) y aumenta la producción de óxido en casi un 30%. Este proceso no produce aguas residuales y reduce las emisiones de CO2 en un 40% respecto a los procesos ordinarios que no utilizan el calor de reacción de los óxidos de hierro.

El primer horno tuvo mucho éxito, por lo que en 2002 se construyó un segundo horno rotatorio Waelz de 50 m de largo. Esta vez, la producción utilizó un proceso de sinterización, que aumentó significativamente la producción, por lo que no se instaló un cilindro de peletización. La línea de producción puede lograr una producción continua. El proceso de sinterización mixta utiliza un mezclador de alta potencia Eirch mejorado. El diseño de la torre de mezcla adopta una estructura de diseño que aumenta la producción, lo que puede proporcionar suficientes materias primas para el horno rotatorio con mayor producción. Por lo tanto, en 2004 se instaló un sistema de mezcla Eirch para mezclar y unir polvo y lodos con coque y aglutinante para formar aglomerados.

La investigación en colaboración con universidades e institutos de investigación ha demostrado que los desechos que contienen hierro se pueden reciclar mediante máquinas de sinterización de banda. Esto puede reducir el costo de eliminación de desechos y reciclar el hierro en los materiales reciclados, pero empeorará la permeabilidad del material de sinterización y aumentará el contenido de polvo en el gas de escape de la máquina de sinterización. Para evitar la situación anterior, se llevó a cabo una investigación experimental sobre la sinterización de polvo. En 1997, HKM (ThyssenKrupp Mannesmann) construyó una línea de producción piloto de sinterización para la recuperación de polvo. Los resultados de las pruebas fueron muy satisfactorios, por lo que la prueba continuó durante muchos años hasta que se convirtió en producción industrial en 2001. Se llevó a cabo una gran cantidad de pruebas utilizando diferentes tipos de mezcladores para estudiar el rendimiento de los aglomerados aglomerados con polvo y la adaptabilidad de diferentes sistemas para la producción a gran escala en talleres de fabricación de acero. Se compararon el mezclador intensivo de contracorriente de Eirich y el mezclador tubular de un solo eje con cabezal cortador. La práctica ha demostrado que el mezclador de Eirich tiene un buen rendimiento. En 2002, se puso en funcionamiento la nueva línea de producción de HKM. Las materias primas que se pueden procesar incluyen polvo de gas de alto horno (fino y húmedo), polvo en la cámara de eliminación de polvo (grueso y duro), polvo en el proceso de enfriamiento de la planta de sinterización (proceso de trituración y cribado), polvo en la fundición (seco y fino), aglutinante (cal, cemento, etc.) y agua. Estos materiales se almacenan, transportan, dosifican, pesan y alimentan automáticamente al mezclador de dosificación. Los aglomerados aglomerados mezclados por el mezclador se vierten en el alimentador de cajas y luego se agregan continuamente al carro de la máquina de sinterización.

Después de un largo período de producción, los accesorios del equipo y el sistema de unión del sistema de recuperación se han optimizado y los resultados de producción son más controlables. Los aglomerados de polvo mejoran la permeabilidad de la mezcla de sinterización, aumentan el rendimiento de sinterización y reducen el contenido de polvo en el gas de escape del sistema de sinterización. Las partículas que contienen cobre en la cámara de eliminación de polvo se agregan a los aglomerados de polvo, lo que reduce el contenido de cobre en el gas de escape y su efecto catalítico sobre la formación de dioxinas.

3. Proceso Primus
Tras el éxito de la producción piloto del proceso Primus, en 2003 se construyó y puso en funcionamiento la primera línea de producción industrial. El equipo principal del proceso Primus es un horno de múltiples soleras y un horno eléctrico. El horno eléctrico convierte el hierro prerreducido en arrabio. Además, la planta está equipada con dispositivos de detección de gases de escape para garantizar sus emisiones mínimas.
El proceso Primus utiliza polvo de mineral de hierro para producir hierro esponjado (DRI) y hierro fundido. Es un nuevo proceso ecológico y respetuoso con el medio ambiente y también puede considerarse como un alto horno en miniatura. El objetivo del reciclaje de los residuos en la producción de acero es recuperar hierro, zinc y otros metales valiosos. El nuevo proceso utiliza tecnología de hornos multisolar para la reducción directa y es adecuado para carbón de baja calidad. La planta está diseñada para reciclar todos los residuos de Luxembourg Steel, incluido el polvo de hornos eléctricos y el polvo y lodo aceitosos del taller de laminación. También se pueden procesar el polvo y el lodo de los altos hornos y otros talleres de fabricación de acero.
En la mezcladora se mezclan, pesan y procesan por separado distintos residuos y aglutinantes. Según la medición del contenido de humedad de las materias primas mezcladas en la mezcladora, se puede compensar directamente el material base para los diferentes contenidos de humedad durante el proceso de mezclado. El siguiente paso después del mezclado es la granulación, en la que la mezcla se granula en un cilindro granulador durante un largo tiempo y luego se seca.

El horno multicámara es un conjunto de equipos con un proceso simple, un proceso corto y una producción confiable. Consiste en varias capas de horno apiladas una sobre otra. Hay un brazo mezclador que trabaja en cada capa, que es impulsado por un eje cilíndrico giratorio refrigerado. Las materias primas se cargan con carbón y el carbón fluye desde la parte superior hasta la parte inferior del horno. El brazo mezclador las impulsa para que se muevan desde el exterior hacia el interior en una capa y desde el centro hacia el exterior en la siguiente capa. El aire entra por el costado del horno y sale por la parte superior.
Los residuos se secan y se reducen en el horno. Todo el proceso pasa por los siguientes pasos: primero secado a unos 100 °C, desengrasado a unos 400 °C y reducción a unos 1100 °C.
La atmósfera reductora predomina en el lecho de material y el flujo de aire es oxidante. Esto hace que el zinc se vuelva a oxidar en el flujo de aire y se separe en el depurador de gases de escape, por lo que también se denomina oxidación Primus. El hierro esponjado descargado desde el fondo del horno se carga continuamente en el horno de fusión Primus, un horno de arco eléctrico especial de tres etapas, que produce continuamente hierro fundido y escoria. En comparación con la escoria de alto horno, esta escoria es menos reactiva y se puede utilizar para pavimentar carreteras.

4. Proceso OxyCup
En el verano de 2004, se puso en funcionamiento la línea de producción del proceso OxyCup construida por ThyssenKrupp Steel (TKS) en Duisburg, Alemania. TKS tiene tres plantas de sinterización, cuatro altos hornos y dos plantas de fabricación de acero. Con esta tecnología, la planta puede reciclar los desechos de todas estas plantas y reciclar productos que contienen hierro. Todo el proyecto fue diseñado y construido por una empresa alemana, que también proporcionó el equipo principal: el horno vertical. Antes de que TKS decidiera construir una nueva planta, había cooperado con algunas empresas para realizar con éxito pruebas piloto durante muchos años utilizando hornos de cubilote mejorados. Este proceso consiste en fabricar ladrillos a partir de desechos que contienen hierro y carbono, que se reducen a DRI en el horno y luego se funden en arrabio. Este proceso también puede procesar polvo que contiene zinc que no se puede reciclar en líneas de producción ordinarias. Las materias primas que se pueden procesar incluyen polvo de máquina de sinterización, lodos de alto horno, polvo de convertidor, lodos de laminación y escoria de coque. Después de enfriarse, transportarse y clasificarse en el taller de preparación, estos desechos se envían a una mezcladora específica de alta potencia para mezclarlos y se les agrega un aglutinante para mezclarlos hasta obtener la apariencia de hormigón. Luego se envían a la línea de producción de ladrillos hexagonales de 110 mm para producir ladrillos para pavimento. Los ladrillos fabricados con materias primas que contienen un 50% de hierro se pueden fundir directamente después del endurecimiento durante aproximadamente tres días, o se pueden almacenar para su uso posterior.

Para la eliminación unificada de los residuos y la estabilidad de los ladrillos producidos, el proceso de mezcla en la preparación de la materia prima es lo más importante. Es necesario descomponer y triturar diferentes tipos de lodos y luego mezclarlos uniformemente con polvo fino. Después de una serie a gran escala de múltiples pruebas, TKS decidió utilizar el mezclador de alta potencia en contracorriente de Eirich, que no solo puede triturar el lodo, sino que también controla con precisión el rango de distribución y la cantidad de aglutinantes y humedad. Estas dos propiedades son requisitos previos en el proceso de fabricación de ladrillos, que pueden garantizar la optimización de la alimentación durante el proceso de prensado de la fabricación de ladrillos y hacer que los ladrillos tengan la dureza adecuada.
La velocidad de reacción en el horno es muy rápida debido a las pequeñas partículas de desechos reciclados, la gran área de reacción y la alta temperatura. Dado que todos los ladrillos son del mismo tamaño, hay muchas más cavidades favorables en el horno vertical que en el alto horno. A medida que los ladrillos descienden, se reducen a DRI y luego ingresan a la zona de fusión, donde la escoria de hierro se separa y fluye continuamente. El zinc en los desechos se evapora y sale por la parte superior del horno junto con el gas residual, y el lodo rico en zinc recolectado en el filtro se puede usar para recuperar zinc. El proceso OxyCup es versátil y adaptable, y puede procesar una amplia gama de materias primas de desecho. Su taller de preparación de materias primas puede proporcionar de manera flexible materias primas de acuerdo con el diseño y la disposición de la línea de producción de ladrillos, y también puede realizar un procesamiento continuo.

El proceso Waelz es la principal tecnología industrial para recuperar zinc de materiales que lo contienen y su historia se remonta a finales del siglo XIX. La evolución de esta tecnología no solo ha promovido el desarrollo de la industria de recuperación de zinc, sino que también ha ocupado una posición importante en la economía circular moderna. A continuación, se ofrece una introducción detallada de sus antecedentes históricos, principios técnicos y tendencias de desarrollo.

1. Origen técnico y desarrollo temprano
El concepto de utilizar hornos rotatorios para recuperar el cinc por volatilización se remonta a 1888. En 1910, el inventor estadounidense Edward Dedolph solicitó una patente para este proceso, pero la versión inicial no constituyó un proceso de producción a escala industrial. Posteriormente, las empresas alemanas Metallgesellschaft y Chemische Fabrik Griesheim-Elektron trabajaron juntas para mejorar la patente de Dedolph. Sin embargo, fue Krupp Grusonwerk la que realmente sentó las bases para el moderno proceso Waelz, que desarrolló de forma independiente y denominó "proceso Waelz" en 1923. "Waelz" proviene de la palabra alemana "Waelzen", que se refiere al movimiento rotatorio del material en el horno.

2. Principio técnico y proceso de funcionamiento
El núcleo del proceso Waelz es utilizar un horno rotatorio para tratar materiales que contienen zinc a altas temperaturas (1000 °C a 1500 °C). En este proceso, el zinc existe en forma de óxido de zinc, silicato de zinc, ferrita de zinc o sulfuro de zinc, y se agrega un agente reductor que contiene carbono (como coque) y un fundente para promover la reacción química. Las dimensiones típicas de un horno rotatorio son de aproximadamente 50 a 60 metros de largo y 3.6 a 4.5 metros de diámetro, y la velocidad de rotación es de 1 revolución por minuto.
El mecanismo químico del proceso es la reducción de los compuestos de cinc a cinc metálico (punto de ebullición 907 °C), que luego se volatiliza en fase gaseosa y se oxida a óxido de cinc. Las partículas de óxido de cinc se recogen de los gases de escape mediante equipos como precipitadores electrostáticos, filtros o cámaras de decantación.

3. Los productos del horno rotatorio incluyen:
Óxido de Waelz (WOX): rico en óxido de zinc (normalmente un 65% de contenido de zinc), una materia prima importante para las fundiciones de zinc.
Escoria Waelz: un subproducto que contiene hierro y que puede utilizarse en materiales de construcción y otras aplicaciones, pero su tasa de recuperación de hierro es baja.

Además, el proceso Waelz también puede recuperar metales de bajo punto de ebullición, como plomo, cadmio y plata, al tiempo que captura compuestos halógenos en los subproductos.

4. Ventajas y limitaciones técnicas
Con el uso generalizado del acero galvanizado, el contenido de zinc en la chatarra de acero ha seguido aumentando, lo que convierte al polvo de horno de arco eléctrico (EAFD) en una materia prima importante para la recuperación de zinc. En el año 2000, el proceso Waelz fue reconocido por la Oficina Europea IPPC y la EPA de los EE. UU. como la "Mejor Tecnología Disponible" (MTD) para la recuperación de zinc de EAFD y se utiliza a escala industrial en todo el mundo. A partir de 2014, el 90% de la recuperación de zinc del polvo de horno de arco eléctrico utiliza el proceso Waelz.
Aunque el proceso Waelz tiene un alto consumo de energía y una baja tasa de recuperación de hierro, su confiabilidad y eficiencia lo convierten en el método principal de recuperación de zinc. En los últimos años, las mejoras en el consumo de energía y la eficiencia, incluida la optimización del diseño del horno y la introducción de nuevos agentes reductores, han mejorado aún más la protección ambiental y el desempeño económico del proceso.

5. Mejoras técnicas y procesos alternativos
Basándose en el proceso Waelz, han surgido algunas tecnologías alternativas o mejoradas de recuperación de zinc, incluidas las siguientes que hemos comentado en las preguntas frecuentes anteriores.
Proceso SDHL: mejorar el proceso Waelz mejorando la eficiencia.
Proceso DK: combinación de tecnología de alto horno para producir polvo de arrabio y óxido de zinc a partir de una variedad de materiales de desecho.
Proceso PRIMUS: uso de un horno de volatilización de zinc de múltiples etapas para mejorar la eficiencia de recuperación.
Además, en Japón se ha aplicado la tecnología de horno rotatorio desarrollada por Nippon Steel, ampliando aún más el escenario de recuperación de zinc.

6. Perspectivas de futuro
Con el énfasis global en el reciclaje de recursos y el control de las emisiones de carbono, el proceso Waelz continuará mejorándose en los siguientes aspectos:
Mejora de la eficiencia energética: reducción del consumo energético mediante energía limpia y tecnología de recuperación de calor.
Modernización del tratamiento de gases residuales: reducir aún más las emisiones de dioxinas, metales pesados ​​y compuestos halógenos.
Operación inteligente: introducir tecnología de automatización y análisis de datos para lograr un control del horno más sofisticado.

7. Conclusión
El proceso Waelz, una tecnología centenaria, ha demostrado su continua vitalidad en el campo del reciclaje de zinc. A través de la innovación y la optimización continuas, este proceso no solo satisface las necesidades del tratamiento de residuos industriales, sino que también promueve la realización de la economía circular y brinda un fuerte apoyo a la industria verde del futuro.

El núcleo de la tecnología Waelz es el uso de coque para reducir óxidos metálicos como zinc, plomo, cadmio, etc. en un horno rotatorio. La tecnología se utilizó primero para refinar mineral de zinc de baja calidad, luego para refinar zinc metálico a partir de escoria de zinc y se ha utilizado con éxito para el tratamiento de polvo en hornos eléctricos durante los últimos 30 años. La tecnología se puede utilizar tanto en la industria del acero como en la industria de fundición de zinc.

El zinc metálico se utiliza cada vez más. El zinc se puede utilizar como revestimiento de superficies para productos de acero. Una gran cantidad de datos estadísticos muestran que la proporción de chatarra de acero con una capa galvanizada en las materias primas de chatarra de acero de los hornos eléctricos está aumentando. Por lo tanto, el contenido de zinc en el polvo de hornos eléctricos también está aumentando.

La Ley de Protección del Medio Ambiente de la Comunidad Europea estipula que el polvo emitido por los hornos eléctricos es nocivo. Otros países del mundo también han comenzado a estipular que se trata de una sustancia nociva.

2. Estado de aplicación de la tecnología Waelz
En la actualidad, la industria del zinc y la industria del acero en muchos países del mundo no están estrechamente conectadas. Las acerías solo piensan en cómo galvanizar sus productos de acero y no consideran que el metal de zinc del recubrimiento de zinc sobre la chatarra de acero durante el proceso de fundición en horno eléctrico se descarga en forma de polvo. Las fundiciones de zinc tampoco dan importancia a la recuperación del metal de zinc del polvo del horno eléctrico de las acerías. De hecho, el contenido de zinc en el polvo del horno eléctrico es de aproximadamente el 20%, que es más alto que el del mineral de zinc de baja calidad. En este contexto, por un lado, se desperdicia zinc y, por otro, aumentan los precios del zinc. Por lo tanto, es necesario que las fundiciones de zinc cooperen con las acerías para recolectar el polvo descargado por las acerías y enviarlo a las fundiciones de zinc para su tratamiento. Para que ambas partes se beneficien.

El índice de tratamiento de polvo de horno eléctrico promedio mundial es del 40%. El contenido de zinc en el polvo europeo es del 39% y la tasa de utilización del polvo es del 81%; el contenido de zinc en el polvo americano es del 20% y la tasa de utilización del polvo es del 75%; el contenido de zinc en el polvo asiático es del 21% y la tasa de utilización del polvo es del 35%; el contenido de zinc en otros países es del 20% y la tasa de utilización del polvo es del 5%. Producción mundial de hornos eléctricos, emisión de polvo, tratamiento del polvo, tratamiento Waelz, tratamiento RHF

3. Tecnología de recuperación de polvo
Existen muchas tecnologías de aplicación para la recuperación de polvo de hornos eléctricos, principalmente la tecnología Waelz (que representa más del 80% de la recuperación de polvo de hornos eléctricos), el método de fundición a alta temperatura y el método de fundición húmeda. Entre ellos, el método de fundición a alta temperatura incluye: horno de solera rotatoria, horno de solera rotatoria multifuncional, horno vertical de fundición de zinc, colector de polvo ciclónico, horno de calentamiento por plasma, horno de calentamiento eléctrico. El método de fundición húmeda incluye: método de lixiviación con cloruro de amonio, método de lixiviación con ácido sulfúrico, método de lixiviación con hidróxido de sodio.
Ventajas de utilizar la tecnología Waelz para reciclar el polvo de hornos eléctricos:
(1) Tecnología madura y confiable. La tecnología Waelz se utiliza ampliamente en la producción actual y es una tecnología madura y confiable.
(2) Instalación de equipos sencillos.
(3) Excelentes beneficios económicos. El óxido de zinc recuperado se puede utilizar en todas las fundiciones de zinc y la escoria resultante de la fundición se puede utilizar para pavimentación.
(4) Cumplir con los requisitos de protección del medio ambiente. Cuando esta tecnología se utiliza para la producción industrial, sus emisiones de escape cumplen plenamente los requisitos de las normas europeas de protección del medio ambiente.
(5) Flexibilidad de uso. Después de cambiar el proceso, se pueden realizar diversos tratamientos del polvo.
(6) Bajo consumo de energía. El coque necesario para procesar una tonelada de polvo de horno eléctrico es inferior a 1 kg.

Otros procesos para reciclar el polvo de hornos eléctricos aún se encuentran en la etapa de investigación de proyectos y de experimentación semiindustrial (el costo de producción es alto, incluidos el colector de polvo ciclónico de fundición, el horno vertical, el horno de calentamiento por plasma y el método de calentamiento eléctrico). Otros procesos no son adecuados para hornos eléctricos, pero sí para el tratamiento de polvo de acero inoxidable y AOD.

4. Tecnología Waelz
Un conjunto de equipos de proceso Waelz consta de 2 a 3 unidades. Una unidad es la unidad de preparación de materia prima y la otra unidad es la línea de producción del proceso Waelz y el equipo de lavado final. En la unidad de preparación de materia prima, la tarea principal es preparar materias primas sólidas y garantizar que las materias primas sólidas se transporten de manera estable y uniforme al horno Waelz. Los materiales sólidos se refieren al polvo de horno eléctrico que contiene zinc, al agente reductor de polvo de coque y al agente formador de escoria o piedra caliza (utilizada en procesos de fundición generales).

Una vez que las materias primas sólidas ingresan a la línea de producción del proceso Waelz, forman productos de óxido de metal y escoria después de todo el proceso. La escoria se puede utilizar como material de pavimentación y el contenido de zinc en el óxido de metal es del 54% al 60%. Su óxido de zinc se puede vender directamente a fundiciones de zinc u otras plantas químicas. Algunas plantas también instalan equipos de lavado auxiliares para la decloración y la desfluoración.
El propósito de la unidad de preparación de materia prima es homogeneizar diferentes materias primas, especialmente diferentes polvos de hornos eléctricos, y luego mezclar el polvo con coque y cal viva con 10% de agua en un dispositivo mezclador fuerte para formar pellets. Este proceso se llama pellets autorreductores (SRP). Este tipo de pellets deben almacenarse temporalmente durante un período de tiempo para su maduración. Las partículas de polvo de hornos eléctricos son muy finas, por lo que generalmente se transportan en camiones cisterna cerrados. La piedra caliza y el coque se pueden transportar en camiones volquete.

La línea de producción del proceso Waelz consta de un sistema de dosificación y alimentación de materias primas sólidas, un horno de solera rotatoria Waelz, un sistema de granulación de escoria y un sistema de tratamiento de gases de escape. En el sistema de dosificación, diferentes materias primas sólidas como pellets autorreductores, coque, agentes formadores de escoria, etc. se suministran al equipo del proceso Waelz en proporción a través de una cinta. El horno rotatorio Waelz funciona en sentido inverso, es decir, el material sólido se alimenta primero desde el puerto de alimentación del horno rotatorio. El horno rotatorio gira a una velocidad de 1 vuelta por minuto, con una inclinación del 2% al 3%, y se succiona aire desde la salida de escoria. El material sólido añadido primero se seca y luego se calienta hasta que comienza la reacción. La temperatura máxima del material sólido puede alcanzar los 1200 °C. La reacción de reducción después de la adición del material es endotérmica. El gas CO y el polvo que contiene zinc pueden generar calor por oxidación para satisfacer el calor requerido para la reacción.

Según el proceso convencional, la línea de producción Waelz no necesita calor adicional y el proceso de producción genera calor por sí mismo. El aire entra al horno rotatorio a temperatura ambiente y el gas sale del horno a una temperatura de 700-800 ℃.
El taller de lavado se utiliza principalmente para la decloración y desfluoración de materias primas de óxido, y su proceso de producción es al menos de dos etapas. El contenido de cloro de las materias primas de óxido lavadas es inferior al 0.1% y el contenido de flúor es inferior al 0.15%. El líquido de lavado descargado contiene Na, K, Cl, F, SO4, etc. Estos líquidos de lavado deben tratarse o evaporarse para su cristalización.

Los beneficios económicos de utilizar equipos Waelz dependen principalmente del tamaño de su escala de producción. Existen diferentes modelos, que son adecuados para plantas siderúrgicas con hornos eléctricos con una escala de producción de 35,000 a 160,000 toneladas/año. El diámetro del horno rotatorio es de 2600 a 4500 mm y la longitud del horno es de 35 a 75 metros.

Por lo general, la tasa de recuperación de zinc es del 92% al 96%. El consumo de material del equipo para procesar 1 tonelada de polvo de horno eléctrico es: 180 a 250 kg de coque, 100 a 250 kg de arena (escoria ácida), 40 a 70 kg de piedra caliza, 150 a 300 kWh de electricidad y 0.5 a 2.0 m3 de agua.

Según una planta de tratamiento de polvo con una producción anual de 80,000 toneladas, se requiere una inversión de aproximadamente 16 millones de dólares estadounidenses, que incluye un conjunto completo de preparación de materiales, equipos de purificación de gases, equipos de tratamiento de dioxinas e infraestructura importante. Si se requiere equipo de lavado, se requiere una inversión adicional de 4 millones de dólares estadounidenses. Si se requiere equipo de cristalización por evaporación, se requiere una inversión adicional de 6.4 millones de dólares estadounidenses.

El costo de producción varía según la producción, generalmente alrededor de 75-135 dólares estadounidenses/t, que no incluye los honorarios de administración de la empresa ni la depreciación anual (alrededor del 10% del costo total). Además, no incluye ganancias ni impuestos.

El coste de venta de los productos tratados con polvo de horno eléctrico en Europa es de unos 30-50 dólares estadounidenses por tonelada. Los principales ingresos provienen del óxido de Waelz y como materia prima secundaria para la fundición de zinc. El precio del producto se ve afectado por el contenido de zinc del producto y el precio del metal zinc en la Bolsa de Metales de Londres.

El precio medio del zinc de la LME en 2006 fue de unos 3,000 dólares estadounidenses/tonelada. Por tanto, el coste de producción del tratamiento del polvo en la planta de Waelz es de 165 dólares estadounidenses/tonelada, el beneficio de las ventas es de 292 dólares estadounidenses/tonelada y el beneficio neto es de 128 dólares estadounidenses/tonelada. Si se lava el polvo, el beneficio neto por tonelada de polvo puede aumentar en más de 30 dólares estadounidenses.

1. Después de mezclar los desechos sólidos que contienen zinc y el combustible, ingresan al horno rotatorio para su volatilización y reducción. Después de enfriarse, los gases de combustión se recogen mediante colectores de polvo de mangas para recolectar óxido de zinc secundario. El gas después de la recolección de polvo ingresa a la planta de tratamiento de gases residuales para su tratamiento y cumple con los estándares de emisión. La escoria se enfría con agua para convertirse en escoria enfriada con agua. La escoria enfriada con agua que cumple con los requisitos para regresar al horno se devuelve directamente a la sinterización o fabricación de hierro en alto horno. La escoria residual que no cumple con los requisitos para regresar al horno se procesa para la recuperación de recursos.

2. La longitud, velocidad, tasa de llenado, tiempo de residencia del material, volumen de gases de combustión y otros parámetros de cada sección de temperatura (sección de secado, sección de precalentamiento, sección de alta temperatura, sección de enfriamiento) del horno rotatorio deben determinarse razonablemente de acuerdo con la diferencia en las materias primas para evitar que el horno rotatorio se apelmace.

3. La temperatura de la sección de alta temperatura del horno rotatorio debe alcanzar 1100~1300℃, y la temperatura de la sección de enfriamiento debe controlarse alrededor de 900~1000℃ para controlar el timbre del horno rotatorio.

4. Se debe adoptar el proceso de granallado y se recomienda a las empresas que tengan condiciones que operen con enriquecimiento de oxígeno. El contenido de oxígeno en el horno debe controlarse dentro del 23%.

5. El diámetro exterior del horno rotatorio de nueva construcción debe ser superior a 3.5 m y la capacidad de producción real de una sola línea no debe ser inferior a 60,000 toneladas/año.

6. El estado de funcionamiento del horno rotatorio debe controlarse razonablemente, el ciclo de lavado del horno debe controlarse a más de 25 a 30 días y el tiempo de funcionamiento estable continuo sin detener el horno debe alcanzar más de 5760 horas.

7. Cuando la temperatura de los gases de combustión es superior a 550 ℃, el sistema de horno rotatorio debe estar equipado con una caldera de calor residual y la tasa de utilización del calor residual debe alcanzar más del 65%; cuando la temperatura de los gases de combustión es inferior a 550 ℃, se recomienda a las empresas que utilicen el calor residual.

8. La eficiencia de recolección de polvo de la bolsa debe alcanzar más del 99.9% y el óxido de zinc secundario recolectado debe cumplir con los requisitos de YS/T1343. El gas de combustión después de la eliminación del polvo debe descargarse después del tratamiento de los gases residuales.

9. Se deben cumplir diferentes requisitos de tasa de recuperación de zinc según el diferente contenido de zinc en las materias primas: cuando el contenido de zinc en las materias primas es superior al 8%, la tasa de recuperación de zinc es ≥92%; cuando el contenido de zinc en las materias primas es del 3% ~ 8%, la tasa de recuperación de zinc es ≥90%; cuando el contenido de zinc en las materias primas es inferior al 3%, la tasa de recuperación de zinc es ≥80%.

10. Cuando la escoria templada con agua producida por el horno rotatorio cumple con los requisitos de contenido de hierro > 55%, Zn < 1% y metal alcalino ≤ 1.2%, es adecuada para ser devuelta a la planta de acero para sinterización y fabricación de hierro en alto horno para su uso como ingredientes o selección magnética de hierro para mejorar el grado de hierro para su utilización; si no se cumplen los requisitos anteriores, debe usarse como recurso.

11. Las aguas residuales generadas durante el proceso de enfriamiento del horno rotatorio deben reciclarse en su totalidad.

Las principales materias primas de los productos de óxido de zinc y de la serie de zinc en la etapa inicial provienen de minerales de plomo y zinc y de óxido. El desarrollo de óxido de zinc en mi país fue relativamente grande en la etapa inicial, y la producción de la serie de óxido de zinc no pudo satisfacer las necesidades de mi país. Con la disminución de los recursos minerales en mi país, la oferta de óxido de zinc y productos de la serie de zinc se ha vuelto cada vez más escasa y el precio ha ido aumentando. El precio del óxido de zinc con un contenido del 60% ha aumentado de 600-700 yuanes/tonelada en la década de 1980 a 8600-9800 yuanes/tonelada en la actualidad. La oferta es escasa y las perspectivas de mercado son muy prometedoras.

1. Este proyecto utiliza las escorias residuales y los relaves de procesamiento de minerales de las empresas siderúrgicas como materias primas, y utiliza las escorias residuales de fundición para recuperar metales no ferrosos residuales y producir materiales de sinterización. El proyecto de material de hierro utiliza estas escorias residuales de fundición que contienen metal de zinc de baja calidad y adopta el método de templado para enriquecerlas y procesarlas para producir óxido de zinc de baja calidad y materiales de sinterización de ferrosilicio. La escoria de hierro se puede separar magnéticamente y utilizar como materia prima para la producción de cemento. Esto no solo trata las escorias residuales, ahorra recursos, sino que también aporta beneficios económicos a la empresa. Por lo tanto, el proyecto es un buen proyecto de reciclaje de recursos.

2. Fuente de materias primas: Si el área circundante tiene una industria siderúrgica relativamente desarrollada, las cenizas del horno eléctrico, los lodos de fabricación de hierro, las cenizas de eliminación de polvo del convertidor de fabricación de acero y las cenizas de eliminación de polvo del alto horno de fabricación de hierro pequeño circundante, además de los relaves de preparación de minerales de plomo, zinc y plata, se pueden utilizar para satisfacer las necesidades de producción.

3. La carga de zinc y el carbón de coque se trituran en partículas más pequeñas que 40 mesh, y la carga de zinc y el carbón de coque o antracita se mezclan y agitan en una proporción de 1:0.30-0.35 para obtener una mezcla, y luego la mezcla se convierte en una mezcla granular con un diámetro efectivo de 8-15 mm, y finalmente la mezcla granular se transporta a la entrada de alimentación del horno rotatorio, es decir, la cola del horno, mediante un transportador para la fundición. Debido a que el horno rotatorio tiene una cierta velocidad de rotación y el cuerpo del horno tiene una inclinación del 4%, las materias primas en el cuerpo del horno se giran constantemente hacia la cabeza del horno. La longitud total del horno es de 43 metros. La zona de secado desde la entrada de alimentación hasta los 10 metros es de 200 ℃-400 ℃, la zona de combustión desde los 10 metros hasta los 20 metros es de 700 ℃-900 ℃, y la zona de fusión y sinterización de alta temperatura desde los 20 metros hasta los 40 metros es de 1100 ℃-1300 ℃. Esta sección también es la zona de oxidación de zinc, y se genera vapor de zinc. El flujo de aire generado por el ventilador de tiro inducido al final del horno y el soplador en la cabeza del horno lleva el vapor de zinc y otros gases a la caja de enfriamiento y al tubo de enfriamiento para formar un polvo sólido. El polvo es succionado hacia el colector de polvo de bolsa incorporado a través del ventilador de tiro inducido y luego se envasa para producir productos de óxido de zinc secundario. La producción anual de óxido de zinc secundario es de aproximadamente 7,000 toneladas, y el consumo de energía es de 150 kilovatios-hora. Cuando el mineral de óxido de zinc o la escoria industrial que contiene zinc con un contenido de zinc del 15% al ​​25% se utiliza para fundir óxido de zinc, tiene las ventajas de ahorrar en gran medida coque o carbón; la calidad del producto obtenido por fundición es buena, la productividad se mejora y la cantidad de nódulos es pequeña.

1. Operación de encendido: Durante el proceso de arranque del horno rotatorio de óxido de zinc, ya sea que se construya recientemente o se reinicie después del mantenimiento, el encendido es una de las operaciones clave. Antes del encendido, se debe probar todo el sistema de calcinación en conjunto para evitar problemas como alta temperatura del sistema, bloqueo del ciclón o la tubería de alimentación debido a fallas del equipo después de la alimentación. Se puede utilizar leña o diésel para el encendido. Los pasos de operación son los siguientes:

(1) Asegúrese de que la compuerta del ventilador de alta temperatura esté completamente cerrada y abra la chimenea de ignición de manera adecuada según la situación para mantener el cabezal del horno en un estado de presión ligeramente negativa para evitar corrientes de aire excesivas que provoquen dificultades de ignición.
(2) Al rociar carbón en polvo, se debe controlar la velocidad de combustión del carbón en polvo. No rocíe demasiado carbón en polvo en la etapa inicial. La cantidad de carbón se debe aumentar gradualmente y el cuerpo del horno se debe girar 1/4 de círculo a un intervalo determinado cada vez para evitar que el barril se doble y se deforme debido a un calentamiento desigual.
(3) Cuando la temperatura supera los 700 ℃, se requiere la transmisión auxiliar para girar continuamente el horno, y el ventilador de alta temperatura se pone en marcha según la situación y se ajusta la apertura del regulador; después de que la temperatura alcanza los 900 ℃, se puede utilizar el horno rotatorio de transmisión principal en su lugar.
Si se utiliza diésel para el encendido, la apertura de la válvula de la bomba de aceite debe ajustarse cuidadosamente para garantizar que el suministro de aceite se detenga gradualmente después de que el material ingrese a la zona de combustión.
(4) Al introducir el material, el momento de la introducción debe determinarse de acuerdo con la temperatura de la cola del horno y la salida del precalentador. La cantidad de material introducida inicialmente debe ser alta y no debe ser inferior al 60 % de la producción diseñada, y la cantidad de material introducida debe aumentarse gradualmente. El tiempo de operación de la cantidad de material introducida baja debe acortarse lo más posible para evitar que el sistema de precalentamiento se bloquee debido al colapso del material.

2. ¿Cómo formar un revestimiento de horno dentro del horno?
Después de reemplazar los ladrillos refractarios (especialmente la zona de cocción), es necesario realizar un correcto secado del horno para evitar que la temperatura suba demasiado rápido. La piel del horno tiene ciertos requisitos en cuanto a la composición de la materia prima.

La cantidad de fase líquida y la refractariedad del material afectarán directamente la calidad de la piel del horno: más fase líquida: es fácil formar la piel del horno, pero la piel del horno no es firme y se colapsa fácilmente. Menos fase líquida: alta refractariedad, la piel del horno es difícil de formar, pero una vez formada, es relativamente firme.

En general, se recomienda utilizar materia prima en polvo durante la producción normal para el colgado de la piel del horno, lo que ayuda a formar una piel del horno estable. Se debe evitar la quema y la quema insuficiente de la materia prima durante el colgado de la piel del horno.

3. Manejo de materiales entrantes inestables
Durante el proceso de producción, la velocidad de alimentación de materia prima del horno rotatorio de óxido de zinc puede fluctuar, especialmente cuando el equipo falla o el contenido de humedad de las materias primas es difícil de controlar durante la temporada de lluvias, la fluctuación se agravará. Los operadores deben observar y ajustar con frecuencia para garantizar un manejo oportuno y reducir los efectos adversos en el sistema.

Menos materiales entrantes: no extienda demasiado la tubería de inyección de carbón para evitar llamas alargadas y aire de escape excesivo que provoquen un aumento brusco de la temperatura. Retire adecuadamente la tubería de inyección de carbón, reduzca el aire de escape y la inyección de carbón, controle la temperatura en la cola del horno y la temperatura del ciclón, utilice el método de combustión rápida con llama corta y espere la llegada de los materiales.

Mayor cantidad de material entrante: puede reducir la velocidad del horno, reducir la cantidad de alimentación, aumentar el aire de escape, extender la tubería de inyección de carbón, aumentar la temperatura en la cola del horno y mejorar el efecto de precombustión. Evite agregar demasiado carbón durante el funcionamiento para evitar que la atmósfera reductora haga que la temperatura en el horno baje, lo que empeoraría las condiciones de trabajo.

4. Formación y tratamiento de arenas volantes
Las principales razones para la formación de arena voladora incluyen: proporción inadecuada de materia prima, lo que resulta en una fase líquida insuficiente;

Uso de materias primas de corrección inadecuadas (como cenizas con alto contenido de sílice) para reducir costos; baja eficiencia del sistema de enfriamiento.

Medidas de tratamiento: Ajuste de forma adecuada la posición de la tubería de inyección de carbón, reduzca el volumen de escape, reduzca la temperatura en la cola del horno, reduzca el efecto de precombustión del material e intente formar la fase líquida en la zona de combustión. Evite el exceso de escape durante el funcionamiento, de lo contrario, agravará fácilmente el problema de la arena que sale despedida.

5. Causas y tratamiento de la formación de bolas en el horno
Las principales causas de formación de bolas incluyen fluctuaciones en la composición de la materia prima, alimentación inestable, altos niveles de componentes nocivos y calidad desigual del combustible.

Medidas preventivas: Estabilizar la proporción de materia prima. Se recomienda utilizar fórmulas de materia prima con un alto coeficiente de saturación de cal, alto índice de silicio y medio índice de aluminio. Seleccionar materias primas y combustibles con bajos componentes nocivos para garantizar una finura uniforme del carbón y evitar una combustión incompleta.

Medidas de tratamiento: Las bolas pequeñas se pueden quemar a alta temperatura ajustando el control de ventilación y combustión en el horno, haciéndolas rodar hacia la zona de combustión. Las bolas grandes se pueden tratar alternando métodos de calor y frío para quemarlas gradualmente, pero es necesario evitar que las bolas grandes entren en el enfriador y provoquen daños.

6. Tratamiento de la formación de anillos.
La formación del anillo se puede dividir en formación del anillo delantero y formación del anillo trasero.

Formación del anillo frontal: cuando el impacto no es grande, se puede ajustar la forma de la llama a través del tubo de inyección de carbón para quemarla gradualmente. Si el impacto es grave, es necesario concentrar la potencia de fuego para quemar el anillo, ajustar la ventilación y garantizar el flujo uniforme del sistema.

Formación del anillo posterior: utilice el método de alternancia de calor y frío para reducir gradualmente la temperatura de formación del anillo hasta que se desprenda. Preste atención a controlar la temperatura en la cola del horno durante el tratamiento para evitar nuevos problemas de bloqueo causados ​​por el colapso del material.

1. Optimización y mantenimiento de equipos
(1) Selección y diseño razonables: según la escala de producción y la demanda, seleccione la longitud, el diámetro y la inclinación de cilindro adecuados. Los cilindros largos tienen una gran capacidad de almacenamiento y una fuerte capacidad de calcinación, los cilindros de gran diámetro tienen una alimentación y descarga rápidas, y la inclinación adecuada puede acelerar la velocidad de movimiento del material, pero se debe tener cuidado para evitar un caudal excesivo de material que provoque una reacción incompleta.
(2) Seleccione quemadores de alta eficiencia: reemplace los quemadores de un solo canal con quemadores de múltiples canales para garantizar que el carbón pulverizado se queme completamente y que la temperatura en el horno se distribuya razonablemente, acortando efectivamente el tiempo requerido para la combustión y aumentando la producción del horno rotatorio de óxido de zinc.
(3) Mantenimiento regular: Desarrollar un plan detallado de mantenimiento del equipo, realizar una inspección y mantenimiento integral del horno rotatorio en los intervalos de tiempo prescritos y reemplazar las piezas muy desgastadas, como ruedas de soporte, rodillos, revestimientos del horno, etc., de manera oportuna para mantener el equipo en buenas condiciones y reducir la pérdida de energía y el tiempo de inactividad.

2. Mejora y control de procesos
(1) Pretratamiento de materiales y control de alimentación: Antes de que los materiales ingresen al horno rotatorio, se trituran, tamizan y mezclan por completo para garantizar que el tamaño de partícula del material sea uniforme y la composición sea estable, lo que favorece la mejora de la eficiencia de la reacción y la calidad del producto. Al mismo tiempo, los materiales se pueden precalentar para reducir la demanda de fuentes de calor externas y mejorar la eficiencia térmica. Además, la velocidad de alimentación debe controlarse razonablemente para evitar que la velocidad de alimentación sea demasiado rápida, lo que da como resultado un tiempo de residencia insuficiente de los materiales en el horno y la incapacidad de reaccionar completamente, o que la velocidad de alimentación sea demasiado lenta, lo que da como resultado la acumulación de material y afecta el efecto de transferencia de calor.
(2) Control preciso de la temperatura: Instale sistemas avanzados de control y monitoreo de la temperatura para monitorear la temperatura en el horno en tiempo real y con precisión, y ajústela automáticamente según sea necesario. Aumentar adecuadamente la temperatura de calcinación puede acelerar la reacción de formación de óxido de zinc, pero debe asegurarse de que no exceda el punto de fusión del material o provoque reacciones secundarias innecesarias. Generalmente, la temperatura de calcinación del óxido de zinc está entre 900 °C y 1200 °C, y la temperatura específica debe ajustarse de acuerdo con las características de las materias primas y
Requisitos del producto.
(1) Control de optimización de la atmósfera: ajustando razonablemente la proporción de aire y polvo de carbón, se controla la concentración de oxígeno dentro de un rango apropiado para evitar una concentración excesiva de oxígeno que provoque una combustión excesiva de polvo de carbón, generando demasiado calor, causando un sobrecalentamiento del equipo y un mayor consumo de energía, o una concentración de oxígeno demasiado baja que provoque una combustión incompleta de polvo de carbón, lo que afecta la generación de óxido de zinc. Al mismo tiempo, se mantiene una cantidad adecuada de vapor de agua y condiciones redox apropiadas según sea necesario para promover la reacción de tostación y mejorar la pureza y el rendimiento del óxido de zinc.
(2) Control de la velocidad de rotación: Seleccione la velocidad de rotación adecuada según la situación específica para garantizar la uniformidad y el alto rendimiento de la tostación de óxido de zinc. Una velocidad de rotación demasiado alta o demasiado baja tendrá un efecto adverso en el efecto de tostación del óxido de zinc. Bajo la condición de cumplir con los requisitos de producción, la velocidad de rotación del horno se puede aumentar adecuadamente, lo que favorece el acortamiento del tiempo de calcinación del material y el aumento de la producción del equipo del horno rotatorio.

3. Recuperación y utilización de energía
(1) Instalar un sistema de recuperación de calor residual: Los gases de escape a alta temperatura que se descargan del horno rotatorio transportan una gran cantidad de energía térmica. La energía térmica de los gases de escape se puede recuperar y utilizar a través del sistema de recuperación de calor residual, por ejemplo, para precalentar materiales, calentar agua o generar vapor, etc., para mejorar la utilización de la energía y reducir los costos de producción.
(2) Optimizar el proceso de aprovechamiento del calor residual: asignar y utilizar racionalmente la energía térmica después de la recuperación del calor residual. De acuerdo con los requisitos del proceso de producción, el calor residual se utiliza preferentemente en los enlaces con requisitos de temperatura más altos, como el secado y precalentamiento de materiales, a fin de aprovechar al máximo el valor del calor residual.

Tongli Heavy Machinery utiliza tecnología avanzada de horno Waelz para llevar a cabo el reciclaje de óxido de zinc. Esta tecnología es bastante madura y puede procesar eficazmente la mayor parte de los desechos de zinc reciclados del mundo. Los desechos que contienen zinc, como el polvo de horno de arco eléctrico (EAF), el polvo de horno de inducción (IF), la escoria de zinc y el concentrado de zinc, se pueden reutilizar con este proceso. Después de un largo período de práctica y mejora, el proceso de horno Waelz de Tongli se ha convertido en un método confiable, de ahorro de energía y práctico en el campo de los materiales y residuos que contienen zinc.

1. La necesidad del reciclaje del óxido de zinc
En el pasado, el polvo y los lodos que contenían zinc se enviaban directamente a los vertederos, lo que hacía que se perdieran en vano una gran cantidad de recursos. Afortunadamente, en los últimos años, los investigadores de Tongli han trabajado incansablemente para desarrollar una serie de procesos de extracción para recuperar metales valiosos de estos materiales de desecho, lo que ha mejorado enormemente el desperdicio de recursos. Tomemos como ejemplo la industria del acero. El polvo de horno de arco eléctrico genera alrededor de 10 millones de toneladas al año, de las cuales el contenido de zinc es de aproximadamente 2 millones de toneladas. El reciclaje de estos polvos no solo puede reciclar los recursos de zinc, sino que también reduce la contaminación ambiental y protege el entorno ecológico.

2. Cómo funciona la tecnología del horno rotatorio Waelz
La clave de la tecnología de hornos Waelz reside en el sistema de horno rotatorio. Durante el funcionamiento, los residuos que contienen zinc inician el proceso de reducción contra los portadores de carbono. El horno gira lentamente y los materiales se calientan lentamente hasta unos 1200 °C. A esta alta temperatura, el zinc y el plomo se subliman y luego se vuelven a oxidar.
Los metales se transportan luego al sistema de purificación de gases aguas abajo para una separación eficaz. Durante este período, la adición de cal para formar escoria desempeña un papel auxiliar. La combinación de ambos desempeña un sistema eficaz para extraer óxido de zinc de los materiales de desecho.
Antes de que los materiales entren en el horno Waelz, las materias primas como el polvo y el lodo del horno de arco eléctrico, que contienen aproximadamente un 74 % de zinc en peso, deben homogeneizarse y granularse. El paso de granulación es decisivo, ya que facilita el transporte, el almacenamiento y el uso posterior de los materiales, lo que hace que todo el proceso de reciclaje sea más fluido. Los pellets procesados ​​pueden reintegrarse entonces más fácilmente en el proceso metalúrgico, lo que garantiza que el trabajo de reciclaje se lleve a cabo de forma fluida y eficiente.

3. Detalles del proceso del horno Tongli Waelz
(1) Transporte de material: El polvo de acero del horno de arco eléctrico se transporta por carretera o ferrocarril hasta la planta de reciclaje de óxido de zinc.
(2) Preparación del material: Las materias primas que llegan se presentan en diferentes formas, algunas son secas, otras compactas y húmedas, y otras son granuladas. El polvo seco se almacena en silos, mientras que los materiales húmedos, el fundente grueso y el coque se colocan en cajas especiales a la espera del siguiente paso.
(3) Procesamiento en horno: Los hornos Waelz suelen tener 55 metros de largo y 4 metros de diámetro, están ligeramente inclinados y giran a una velocidad de aproximadamente 1.0 rpm. A medida que el material avanza en el horno, queda totalmente expuesto al gas del horno que fluye en contracorriente y se seca y precalienta.
(4) Zona de reducción: Cuando la temperatura sube a aproximadamente 1200 °C, se produce la reacción de reducción del óxido metálico y el zinc se vuelve gaseoso y entra en el sistema de limpieza de gases. Posteriormente, el zinc se oxida nuevamente en el aire del horno utilizando el exceso de aire.
(5) Tratamiento de gases residuales: el cloro, los álcalis y los metales pesados ​​se volatilizan y los gases residuales polvorientos ingresan al sistema de tratamiento posterior. Las partículas gruesas se separan en la cámara de eliminación de polvo y se envían de regreso al horno. Los gases residuales calientes se enfrían y el óxido de zinc Waelz se separa mediante un colector de alta eficiencia.
(6) Gestión de subproductos: El producto de hierro Waelz (WIP) es un subproducto que se utiliza en ingeniería civil y de carreteras, fabricación de cemento y otros campos. También se puede procesar para aumentar el contenido de hierro.
Cumplimiento ambiental: El gas residual purificado es limpio y libre de polvo, cumpliendo estrictamente con los estándares ambientales, lo que garantiza que todo el proceso de reciclaje sea sustentable y compatible.
(7) Producto final: Después de una serie de procesos, se produce el producto principal de la recuperación de óxido de zinc, el óxido de zinc Waelz, y se transporta a la fundición de zinc para su posterior procesamiento en zinc puro.

4. Las ventajas de la tecnología de hornos Tongli Waelz en el reciclaje de óxido de zinc
Durante los últimos 80 años, la tecnología de los hornos Waelz se ha ido desarrollando y mejorando. Tongli Heavy Machinery ha logrado muchos resultados sobresalientes en cooperación con BEFESA, creando un sistema de reciclaje de zinc eficiente y respetuoso con el medio ambiente. Con una buena eficiencia energética y un bajo impacto ambiental, esta tecnología puede cumplir con las regulaciones ambientales cada vez más estrictas en todo el mundo y es muy reconocida en la industria.

Los residuos de hornos rotatorios de óxido de zinc son residuos sólidos que contienen zinc y que se producen en el proceso de producción de óxido de zinc, que generalmente tienen las características de alta temperatura, alto contenido de álcali y alto contenido de zinc. Los métodos tradicionales de tratamiento de residuos a menudo causan contaminación ambiental y desperdicio de recursos, por lo que es necesario tratar y utilizar científicamente los residuos de hornos rotatorios de óxido de zinc.

1. Recuperación de metales
(1) Recuperación profunda de zinc El residuo de desecho después de la incineración de cenizas de hornos eléctricos aún puede contener una cierta cantidad de zinc. Dado que el zinc puede existir en diferentes formas compuestas durante altas temperaturas, como espinela de zinc y hierro, se puede utilizar un proceso de lixiviación más complejo para recuperar zinc, como la lixiviación alcalina. En condiciones alcalinas (como el uso de una solución de hidróxido de sodio), el zinc se puede disolver en forma de zincato y separar mejor de otras impurezas (como el hierro) en el residuo de desecho. Luego, el zinc se recupera de la solución de lixiviación mediante electrólisis y otros métodos para obtener un producto de zinc de alta pureza.

(2) Recuperación de otros metales valiosos
Además del zinc, los residuos de cenizas de hornos eléctricos también pueden contener metales valiosos como plomo y estaño. Para la recuperación del plomo, su característica de formar un complejo soluble en condiciones específicas (como en una solución de cloruro de amonio-amoníaco) se puede utilizar para lixiviar el plomo, y luego el metal de plomo se puede obtener por precipitación, reemplazo y otros métodos. Para el estaño, se puede utilizar la lixiviación ácida (como el uso de ácido clorhídrico) y luego se puede recuperar por extracción, electrólisis y otros procesos.

2. Aplicación de materiales de construcción
(1) Como materiales cementantes auxiliares: Las escorias de desechos de cenizas de hornos eléctricos, después de un tratamiento adecuado, se pueden utilizar como materiales cementantes auxiliares en materiales a base de cemento. Debido a que contienen algunos ingredientes activos, como óxido de calcio, óxido de zinc, etc., pueden participar en la reacción durante la hidratación del cemento. Después de moler las escorias de desechos, mezclarlas con cemento en una cierta proporción (como 5% - 10%) puede mejorar la trabajabilidad y el desarrollo posterior de la resistencia de la pasta de cemento. Los estudios han demostrado que ciertos componentes de las escorias de desechos pueden llenar los poros entre los productos de hidratación del cemento y mejorar la densidad de los materiales a base de cemento.

(2) Para la producción de nuevos materiales de construcción, la escoria residual se puede combinar con otros materiales (como materiales de fibra, polímeros, etc.) para producir nuevos materiales de construcción. Por ejemplo, la escoria residual se mezcla con fibra de vidrio y se convierte en placas de material compuesto reforzado con fibra mediante procesos como el prensado en caliente. Esta placa tiene buena resistencia y resistencia a la corrosión y se puede utilizar en campos como la decoración de paredes interiores y exteriores de edificios.

3. Tratamiento inocuo
(1) Tratamiento de estabilización de metales pesados: los metales pesados ​​(como el cadmio, el mercurio, etc.) presentes en los desechos de cenizas de hornos eléctricos deben estabilizarse. El método de estabilización de fosfato se puede utilizar para agregar fosfato (como dihidrogenofosfato de calcio, etc.) a los desechos para hacer que los metales pesados ​​reaccionen con el fosfato y formen compuestos de fosfato insolubles. Por ejemplo, los iones de cadmio se combinarán con los iones de fosfato para formar la precipitación de fosfato de cadmio, lo que reducirá la biodisponibilidad y la movilidad del cadmio.

(2) Tratamiento de contaminantes orgánicos: Si las cenizas del horno eléctrico contienen contaminantes orgánicos antes de la incineración, los desechos después de la incineración pueden tener una pequeña cantidad de componentes orgánicos nocivos. Se pueden utilizar métodos de biorremediación, como el uso de flora microbiana específica para descomponer los contaminantes orgánicos en sustancias inocuas como dióxido de carbono y agua en condiciones ambientales adecuadas (como temperatura, humedad y suministro de nutrientes adecuados). Los microorganismos pueden degradar contaminantes orgánicos mediante la secreción de enzimas. Por ejemplo, algunas bacterias pueden secretar oxidasas para descomponer contaminantes orgánicos como hidrocarburos aromáticos policíclicos.

El proceso de tratamiento de escoria de lixiviación de zinc es una parte importante del proceso de fundición hidrometalúrgica de zinc. Su propósito es recuperar los metales valiosos en la escoria de lixiviación de zinc y evitar que la escoria descargada durante el proceso de fundición contamine el medio ambiente. Existen muchos métodos para el tratamiento de escoria de lixiviación de zinc, que incluyen principalmente dos categorías: pirometalurgia e hidrometalurgia. Cada método tiene su propio principio de proceso, características y condiciones aplicables únicos.

Los métodos típicos para el tratamiento pirometalúrgico de la escoria de lixiviación de zinc incluyen el método de volatilización en horno rotatorio (también conocido como método Wiltz), el método de fundición en horno de vórtice y el método de fundición en horno de humo. El método de volatilización en horno rotatorio consiste en añadir una cierta cantidad de polvo de coque a la escoria de lixiviación de zinc seca y añadirla al horno rotatorio para lograr la volatilización de reducción del zinc en la escoria a alta temperatura, y luego recuperarlo en forma de polvo de óxido de zinc. La tasa de volatilización del zinc en este método puede alcanzar el 90% al 95%, y se pueden recuperar al mismo tiempo metales valiosos como plomo, cadmio, indio, germanio y galio. Sin embargo, el flujo de proceso del método de volatilización en horno rotatorio es largo, el mantenimiento del equipo es grande, la inversión es alta y el entorno de trabajo es deficiente, requiriendo una gran cantidad de carbón o coque metalúrgico. Además, se debe considerar la eliminación de flúor y cloro antes de que el polvo de óxido de zinc ingrese al proceso de lixiviación, y el gas de combustión del horno que contiene SO2 también debe purificarse, lo que aumenta el costo de procesamiento hasta cierto punto.

El método de fundición en horno de vórtice utiliza el entorno de alta temperatura del horno de vórtice para volatilizar el zinc y otros elementos metálicos en la escoria de lixiviación de zinc, y luego los recoge por condensación. El contenido de zinc de la escoria residual tratada por este método se puede reducir a menos del 1%, y se pueden recuperar otros metales valiosos. Las ventajas del método de fundición en horno de vórtice son la alta eficiencia de procesamiento y la capacidad de recuperar múltiples metales valiosos al mismo tiempo, pero la inversión en equipos es grande y los requisitos de tecnología operativa son altos.
El método de fundición en horno de ahumado consiste en soplar aire o aire enriquecido con oxígeno en la escoria de lixiviación de zinc para volatilizar el zinc y otros elementos metálicos en la escoria en forma de óxidos, y luego recolectarlos por condensación. Este método es adecuado para tratar escoria de lixiviación con un alto contenido de plomo, con una alta tasa de recuperación de metal y puede tratar varios tipos de escoria de zinc. Sin embargo, el método de fundición en horno de ahumado producirá una gran cantidad de gases de combustión durante el proceso de tratamiento, y se deben tomar medidas efectivas de purificación de gases de combustión para prevenir la contaminación ambiental.

Los métodos para el tratamiento húmedo de los residuos de lixiviación de zinc incluyen principalmente el método de lixiviación con ácido caliente, que se divide en el método de jarosita, el método de goethita y el método de hematita según los diferentes métodos de eliminación de hierro de la solución de lixiviación con ácido caliente. El método de lixiviación con ácido caliente consiste en hacer reaccionar el residuo de lixiviación de zinc con una solución de ácido caliente para disolver el zinc y otros elementos metálicos en el residuo en la solución, y luego recuperar el zinc y otros metales valiosos mediante purificación, precipitación, electrólisis y otros pasos. Este método tiene las ventajas de una alta eficiencia de tratamiento y la capacidad de recuperar una variedad de metales valiosos, pero se generará una gran cantidad de aguas residuales y residuos de desechos durante el proceso de lixiviación con ácido, y se deben tomar medidas efectivas de tratamiento de aguas residuales y eliminación de residuos de desechos.

El método de jarosita consiste en añadir una cantidad adecuada de oxidante a la solución de lixiviación ácida caliente para precipitar el hierro en la solución en forma de jarosita, purificando así la solución de lixiviación. Este método puede eliminar eficazmente el hierro de la solución de lixiviación y mejorar la tasa de recuperación de zinc, y el residuo de jarosita es fácil de manipular y no contaminará el medio ambiente. Sin embargo, el proceso de operación del método de jarosita es relativamente complicado y requiere una gran cantidad de oxidante.

El método de la goethita consiste en precipitar el hierro en la solución en forma de goethita controlando el valor de pH y el potencial redox de la solución de lixiviación ácida caliente. Este método puede eliminar eficazmente el hierro de la solución de lixiviación, y la escoria de goethita es fácil de manipular y no contamina el medio ambiente. En comparación con el método de la jarosita, el proceso de operación del método de la goethita es relativamente simple y no requiere una gran cantidad de oxidante.

El método de la hematita consiste en añadir una cantidad adecuada de agente reductor a la solución de lixiviación ácida caliente para precipitar el hierro en la solución en forma de hematita. Este método puede eliminar eficazmente el hierro de la solución de lixiviación, y la escoria de hematita tiene un alto valor de utilización y se puede utilizar para producir materiales de construcción, etc. Sin embargo, el proceso de operación del método de la hematita es relativamente complicado y requiere una gran cantidad de agente reductor.

Además de los procesos de tratamiento pirometalúrgico y húmedo mencionados anteriormente, también están surgiendo métodos de tratamiento como la lixiviación por activación mecánica y la tecnología Ausmelt. El método de lixiviación por activación mecánica utiliza fuerza mecánica para hacer que el zinc y otros elementos metálicos en la escoria de lixiviación de zinc se disuelvan fácilmente en la solución, mejorando así la tasa de recuperación. Este método tiene las ventajas de una alta eficiencia de procesamiento y un bajo consumo de energía, pero la inversión en equipos es grande y los requisitos de tecnología operativa son altos.

La tecnología Ausmelt es un método que combina la fundición a alta temperatura y el soplado de gas para tratar la escoria de lixiviación de zinc y otros materiales que contienen zinc. Este método puede recuperar zinc y otros metales valiosos al mismo tiempo y tiene una alta eficiencia de procesamiento, pero la inversión en equipos es grande y los requisitos de tecnología operativa son altos.

En la práctica, la selección del proceso de tratamiento de la escoria de lixiviación de zinc debe considerarse de manera integral en función de factores como la composición de la escoria de lixiviación, el contenido de metales valiosos y el costo del tratamiento. Para la escoria de lixiviación con un alto contenido de zinc, se puede utilizar el método de volatilización en horno rotatorio o el método de fundición en horno de vórtice para el tratamiento; para la escoria de lixiviación con un alto contenido de plomo, se puede utilizar el método de fundición en horno de ahumado para el tratamiento; para la escoria de lixiviación con ácido caliente, se puede seleccionar el método de alumbre de hierro y potasio amarillo, el método de goethita o el método de hematita para la purificación según la situación específica. Al mismo tiempo, se debe prestar atención al tratamiento de protección ambiental de las aguas residuales y la escoria residual para prevenir la contaminación ambiental.

En resumen, la selección y optimización del proceso de tratamiento de escoria de lixiviación de zinc es de gran importancia para mejorar la tasa de recuperación de zinc, reducir los costos de tratamiento y prevenir la contaminación ambiental.

1. Selección de materia prima y pretratamiento
Materias primas de zinc: mineral de óxido de zinc, escoria industrial que contiene zinc, cenizas de zinc en polvo de acerías y hornos de frecuencia media, cenizas de gas, lodos de gas, cenizas de chimenea importadas, óxido de zinc y lodos de lixiviación de escoria de plantas de plomo y otros materiales de desecho que contienen zinc se pueden seleccionar. El contenido de zinc en las materias primas es generalmente del 15% al ​​25%, lo que es más adecuado. Un contenido de zinc demasiado alto o demasiado bajo afectará la eficiencia de producción y la calidad del producto.
Agente reductor: el carbón de coque o el polvo de antracita se utilizan habitualmente como agente reductor. El carbón de coque debe triturarse en partículas de menos de 40 mallas para que pueda mezclarse completamente y entrar en contacto con la carga de zinc para desempeñar mejor su función reductora.
Otras materias primas auxiliares: a veces se añade piedra caliza según las circunstancias específicas. La función principal de la piedra caliza es utilizar el óxido de calcio producido por la descomposición a alta temperatura para ajustar el pH de la escoria, de modo que la escoria alcance un punto de fusión y una viscosidad adecuados, mejore la fluidez de la escoria y también desempeñe un cierto papel de desulfuración.

2. Determinación de la proporción de los ingredientes.
Relación entre la carga de zinc y el agente reductor: por lo general, la carga de zinc y el carbón de coque se mezclan y se agitan en una proporción de 1:0.30-0.35 para obtener una mezcla. Si el contenido de zinc de la carga de zinc es bajo o hay más impurezas, la proporción de agente reductor se puede aumentar adecuadamente; por el contrario, si el contenido de zinc de la carga de zinc es alto y la pureza es buena, la cantidad de agente reductor se puede reducir adecuadamente.
Cantidad de materias primas auxiliares agregadas: La cantidad de piedra caliza agregada generalmente se determina de acuerdo con el contenido de azufre en la carga de zinc y los requisitos para el rendimiento de la escoria, y generalmente representa alrededor del 5% al ​​10% de la cantidad total de dosificación.

3. Mezcla de ingredientes y granulación.
Mezcla: La carga de zinc triturado, el agente reductor y otras materias primas auxiliares se colocan en el equipo de mezcla según la proporción determinada y se revuelven y mezclan completamente para garantizar que las diversas materias primas se distribuyan uniformemente. El tiempo de mezcla generalmente no es inferior a 30 minutos para garantizar la uniformidad de la mezcla.
Granulación: Los materiales mezclados se convierten en una mezcla granulada con un diámetro efectivo de 8 a 15 mm. El propósito de la granulación es permitir que los materiales rueden y se calienten mejor en el horno rotatorio, mejorando la eficiencia de la reacción y la calidad del producto. El método de granulación se puede realizar mediante equipos como un granulador de disco o un granulador de extrusión.

4. Ajuste y optimización de ingredientes.
Ajuste según las condiciones de producción: Durante el proceso de producción, es necesario ajustar la proporción de los ingredientes de manera oportuna según las condiciones de funcionamiento del horno rotatorio, la calidad del producto y el estado de la escoria. Si se descubre que el contenido de óxido de zinc en el producto no cumple con el estándar esperado, se puede aumentar adecuadamente la proporción de carga de zinc o se puede ajustar la cantidad de agente reductor; si la fluidez de la escoria no es buena, se puede aumentar adecuadamente la cantidad de piedra caliza añadida.
Ajuste teniendo en cuenta los requisitos de protección del medio ambiente: Con la mejora continua de los requisitos de protección del medio ambiente, también es necesario considerar la reducción de las emisiones contaminantes durante la dosificación. Por ejemplo, controlar el contenido de azufre en las materias primas para evitar la contaminación ambiental causada por las emisiones de azufre; optimizar la composición de los ingredientes para reducir el contenido de sustancias nocivas en los gases de escape, etc.

5. Control de calidad y pruebas.
Prueba de calidad de la materia prima: antes del procesamiento por lotes, se deben realizar pruebas de calidad estrictas de la carga de zinc, el agente reductor y las materias primas auxiliares, incluido el análisis de la composición química, la prueba del tamaño de partícula, la determinación del contenido de humedad, etc. Asegúrese de que las materias primas cumplan con los requisitos de producción para evitar afectar la calidad del producto y el proceso de producción debido a problemas de calidad de la materia prima.

6. Inspección de la calidad de los materiales mezclados: Se deben tomar muestras de los materiales mezclados y se deben inspeccionar para verificar la uniformidad de los mismos y si la composición química cumple con los requisitos de la relación de dosificación. Si se determina que la calidad de los materiales mezclados no es la adecuada, se deben ajustar los parámetros del equipo de mezcla a tiempo o se debe volver a realizar la dosificación.
Monitoreo durante el proceso de producción: Durante el proceso de producción del horno rotatorio de óxido de zinc, la temperatura, la atmósfera y la reacción de los materiales en el horno deben monitorearse en tiempo real. A través de equipos de detección en línea, como sensores de temperatura y analizadores de gas, se pueden captar a tiempo los parámetros clave del proceso de producción, a fin de ajustar los parámetros del proceso de dosificación y producción a tiempo para garantizar la estabilidad de la calidad del producto.

1. Reacción de reducción de óxido de zinc
El núcleo de la fundición de óxido de zinc en horno rotatorio es utilizar agentes reductores de carbono (como carbón, coque o materiales que contienen carbono, como neumáticos usados) para reducir el óxido de zinc a vapor de zinc a alta temperatura. La reacción es la siguiente: ZnO+C→Zn(g)+
CO(g) ZnO+C→Zn(g)+CO(g) Esta reacción requiere una temperatura más alta (normalmente entre 1000℃ y 1200℃) para superar la energía de activación de la reacción entre el óxido de zinc y el carbono. El horno rotatorio proporciona calor quemando combustible (como carbón o gas natural) y garantiza un contacto total y un calentamiento uniforme de los reactivos mediante una rotación continua y el movimiento del material.

2. Volatilización del zinc
El zinc tiene una alta presión de vapor a altas temperaturas, por lo que el zinc metálico generado se volatilizará rápidamente para formar zinc gaseoso. El proceso de volatilización es impulsado termodinámicamente y cuando la temperatura supera los 1000 ℃, el zinc metálico existe casi en su totalidad en forma gaseosa. El ángulo de inclinación y la rotación del horno rotatorio hacen que los reactivos sólidos se muevan hacia la cabeza del horno, mientras que el vapor de zinc volatilizado se descarga hacia la cola del horno con el flujo de aire, creando las condiciones para el paso de oxidación posterior.

3. Reacción de oxidación del gas de zinc.
El vapor de zinc reacciona con el oxígeno del aire en una atmósfera de alta temperatura para formar partículas de óxido de zinc: 2Zn(g)+O2→2ZnO(s)2Zn(g)+O2→2ZnO(s)Este proceso suele ocurrir en la cola del horno o en la zona de condensación. El óxido de zinc enfriado se recoge en forma de polvo y se puede utilizar como producto final. Este paso es el proceso de transformación de la fase gaseosa a la fase sólida. El horno rotatorio consigue un contacto total entre el vapor de zinc y el oxígeno regulando el caudal de gas y la temperatura.

4. Separación y control de impurezas
Los materiales que contienen zinc (como el mineral de óxido de zinc o los desechos de fundición de zinc) suelen ir acompañados de impurezas como hierro, aluminio y silicio. Estas impurezas tienen puntos de fusión altos y suelen permanecer en el cuerpo del horno en forma de escoria. Al ajustar la temperatura de reacción y la atmósfera en el horno, estas impurezas se separan del vapor de zinc y se evita que entren en el producto de óxido de zinc. Al mismo tiempo, las impurezas volátiles como el azufre, el cloro y el álcali también pueden escapar con el flujo de aire y deben purificarse en el equipo de tratamiento de gases de cola.

5. Transferencia de energía y flujo de gas.
La combustión de combustible del horno rotatorio genera altas temperaturas para mantener el equilibrio térmico en el horno. Durante el funcionamiento, los materiales del horno se mueven desde la cola del horno hasta la cabeza del horno a lo largo del cuerpo inclinado del horno, y el gas de combustión fluye en la dirección opuesta. Este mecanismo de flujo inverso mejora la eficiencia de transferencia de calor, lo que permite que el material pase por etapas de secado, calentamiento, reducción y volatilización en diferentes zonas de temperatura.

6. Análisis de los principios termodinámicos
La reacción de reducción del óxido de zinc y el proceso de volatilización del zinc están controlados por condiciones termodinámicas. Según el cálculo del cambio de energía libre de Gibbs (ΔG), la reducción del óxido de zinc por carbono tiene una alta espontaneidad a alta temperatura y, cuanto más alta sea la temperatura, más favorable será la reacción. Al mismo tiempo, la reacción de oxidación del vapor de zinc con oxígeno es una reacción exotérmica, que ayuda a mantener el equilibrio térmico del sistema. Esta ventaja termodinámica hace que el horno rotatorio sea un equipo eficiente para la fundición de óxido de zinc.

7. Características de reacción de materiales multicomponentes
Los materiales complejos (como la escoria de desecho de la fundición de zinc) suelen contener múltiples componentes y sus mecanismos de reacción implican múltiples reacciones químicas y cambios de fase. Por ejemplo, los óxidos de hierro generan hierro o aleaciones de hierro en condiciones reductoras y permanecen en la escoria; mientras que los metales de bajo punto de ebullición, como el plomo y el cadmio, pueden volatilizarse con el zinc y deben recuperarse mediante procesos de separación posteriores. Estas reacciones de múltiples componentes hacen que la fundición en horno rotatorio sea muy flexible y tenga amplias perspectivas de aplicación.

8. Resumen de principios
El principio básico de la fundición de óxido de zinc en horno rotatorio se basa en la volatilidad a alta temperatura y las características de reducción-oxidación del zinc. En el horno rotatorio, el óxido de zinc se reduce a vapor de zinc mediante carbón y luego se generan productos de óxido de zinc a través de reacciones de oxidación. Este proceso combina reacciones químicas a alta temperatura, separación de fase gas-sólido y optimización energética. Es un proceso industrial maduro y eficiente que se utiliza ampliamente en la recuperación y utilización de recursos de zinc.