Tiivistelmä

Sinkin valmistus on ollut tunnettua ajalta 200 eKr. Leijukerrospasutus, joka on ensimmäinen prosessivaihe elektrolyyttisessä sinkin valmistusprosessissa, otettiin sekin käyttöön jo 1940-luvulla.

Sinkin raaka-aineena käytetään sfaleriittirikastetta, joka hapetetaan pasutuksessa. Hapetusreaktiot tuottavat energiaa, joka otetaan talteen höyrynä, ja rikkidioksidia, josta tuotetaan rikkihappoa.

Viime vuosikymmeninä sfaleriittirikasteet ovat tulleet epäpuhtaammiksi ja samalla partikkelikooltaan hienommiksi. Epäpuhtaudet aiheuttavat ongelmia leijupetiin. Tämän seurauksena uunien kapasiteetti laskee, tulee tuotannon seisauksia. Näiden seisauksien yhteydessä tapahtuvat prosessin ylös- ja alasajot aiheuttavat päästöjä. Tuotannon optimoimiseksi täytyy tuntea epäpuhtaiden sfaleriittirikasteiden hapetusmekanismit ja tavat niiden hallitsemiseksi.

Tämän työn hypoteesi oli: Leijukerrospasutuksen stabiilisuuteen vaikuttaa lämpötilan lisäksi epäpuhtauksien määrä syötteessä ja syötteen partikkelikokojakauma sekä happikerroin. Erilaiset rikasteet vaativat erilaisen happikerroin- ja lämpötila-alueen. Työn tavoite oli kehittää menetelmä,jolla saadaan vaaditut olosuhteet syntymään ja hallittua. Tutkimuksissa rajoituttiin tarkastelemaan sfaleriittirikasteiden sisältämän raudan, kuparin ja lyijyn vaikutusta.

Työssä tutustuttiin epäpuhtaiden sfaleriittirikasteiden pasutuksen alueelta aiemmin tehtyihin tutkimuksiin ja eri pasutoilla saatuihin kokemuksiin sekä selvitettiin pasutuksen termodynaaminen tausta. Laboratoriotutkimuksilla selvitettiin hapettumismekanismeja leijukerrosreaktorissa ja pelleteillä kvartsilaivassa putkiuunissa. Tulosten todentaminen tehtiin koeajoilla teollisessa tuotantolaitoksessa.

Johtopäätöksenä näistä tutkimuksista voidaan todeta, että erilaiset sfaleriittirikasteet edellyttävät kullekin rikasteelle ominaista pasutuslämpötilaa ja happikerrointa. Lisäksi samantyyppistenkin rikasteiden vaatima pasutuslämpötila ja happikerroin voivat vaihdella, jos rikasteen partikkelikokojakauma vaihtelee. Syötteen partikkelikokoa säätäen voidaan ohjata pedin stabiilisuutta ja uunin yläosan lämpötilaa.

Epäpuhtaudet lisäävät suorasidossintrautumien syntyä ja siten sulfidisulafaasien muodostumista. Sulafaaseja voivat muodostaa myös tietyt oksidit ja sulfaatit. Tästä seuraa ongelmia leijupedissä. Happikertoimen jatkuva seuranta ja säätö kullekin rikasteelle ominaisella alueella, samoin kuin lämpötilan seuranta ja säätö, mahdollistavat ongelmien minimoinnin.

Tähän työhön liittyvissä laboratoriotutkimuksissa ja teollisen mittakaavan tutkimuksissa todennettiin muuttujat ja keinot olosuhteiden hallitsemiseksi.