II Międzynarodowa Konferencja ISP

II Międzynarodowa Konferencja na temat technologii ISP

NOWE WYZWANIA: Produkcja cynku i ołowiu z materiałów tlenkowych

24 maja 2012 roku odbyła się II Międzynarodowa Konferencja zorganizowana przez Hutę Cynku „Miasteczko Śląskie” S.A. na temat technologii Imperial Smelting Process. Poprzednia miała miejsce 11 września 2009 na temat szans i zagrożeń związanych z tą technologią w polskiej hucie, jedynej jaka została w Europie. Tym razem jej tematyka dotyczyła nowych wyzwań wynikających ze stosowania do produkcji cynku i ołowiu materiałów tlenkowych. Doświadczenia polskiej huty i jej wyniki wzbudziły duże zainteresowanie producentów tych metali za granicą. Czego dowodem był m.in. udział w konferencji czteroosobowej delegacji specjalistów z dalekiej Japonii.

Konferencja odbywała się pod wysokim patronatem Ministerstwa Skarbu Państwa a naukowym Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie i Instytutu Metali Nieżelaznych w Gliwicach. Jej obradom przewodniczyli prof. dr inż. Zbigniew Śmieszek, dyrektor IMN i prof. dr inż. Krzysztof Fitzner, dziekan Wydziału Metali Nieżelaznych AGH. W obradach uczestniczyli wybitni brytyjscy specjaliści technologii ISP Roger Lee i Michael Gammon. Licznie reprezentowani byli przedstawiciele przemysłu, zaplecza badawczo-projektowego, kadra menedżerska i naukowa zakładów związanych z produkcją cynku i ołowiu oraz przedsiębiorstw współpracujących z hutą.

Firmy krajowe reprezentowali m.in. Bogusław Ochab – prezes ZGH Bolesław, Tadeusz Baj – prezes Biprometu, Bernard Kucz – dyrektor MetalCo, Jerzy Czekaj – prezes Bolesław Recycling, Tadeusz Wenecki – prezes Koksowni Częstochowa Nowa.

Otwarcia konferencji dokonał Mirosław Indyka prezes zarządu Huty Cynku „Miasteczko Śląskie” S.A., który serdecznie powitał jej uczestników, przypomniał historię powstania technologii pirometalurgii a następnie technologii ISP, która w 1959 roku została zakupiona przez Polskę. W tym czasie piece produkujące jednocześnie cynk i ołów powstały w 14 hutach na całym świecie m.in. w Wielkiej Brytanii, Australii, Francji, Włoszech, Niemczech, Kanadzie, Rumunii, Indiach, Chinach, Japonii. W 1968 roku wyprodukowano w Hucie Cynku „Miasteczko Śląskie” pierwszą tonę cynku rafinowanego, a w 1986 milionową tonę tego metalu. W trzy lata później huta znalazła się na liście najbardziej uciążliwych dla środowiska zakładów przemysłowych w kraju. W efekcie w 1990 roku zakończył działalność Wydział Tlenku Cynku i Kompleks Pierwszego Pieca Szybowego. W 1999 roku nastąpiło uruchomienie nowych inwestycji – Oddziału Rektyfikacji Cynku i Oddziału Produkcji Metalu Dore´a.

Tymczasem już w latach 2002 i 2003 ze względu na niskie ceny metali i rosnące koszty produkcji technologia ISP staje się nieopłacalna. Zamykane są więc huty w krajach europejskich, ale także w Australii. Utrzymują się nadal na kontynencie azjatyckim w Chinach, Japonii, Indiach. W Europie pozostało jedynie „Miasteczko Śląskie”.

Trzy lata temu na konferencji pytaliśmy, co należy uczynić, by nasz europejski „jedynak” przetrwał na rynku? Wiedzieliśmy, że szansą jest zwiększanie udziału w procesie szybowym materiałów wtórnych, materiałów tlenkowych.

Zrealizowaliśmy w 2008 roku inwestycję odsiarczania gazów, a instalacja ta umożliwiła produkcję cynku i ołowiu w procesie ISP wyłącznie z materiałów tlenkowych i odpadowych zawierających cynk i ołów – mówił prezes Mirosław Indyka.

Podjęliśmy współpracę z AGH i IMN, by rozwiązać konkretne problemy. Dziś spotkamy się, by podsumować zdobyte doświadczenia, wymienić się poglądami, jak dalej huta ma efektywnie funkcjonować. Dotychczasowe wyniki potwierdzają słuszność przyjętej strategii, trafność zrealizowanych inwestycji. Minione trzy lata nie należały do łatwych, wymagały podejmowania trudnych decyzji i wielkiego wysiłku załogi w ich realizacji. Jeśli dziś wybiegamy myślą w przyszłość, chcemy doskonalić technologię, to dlatego, że nasz wspólny trud okazał się owocny. Jestem przekonany, że po tej konferencji będziemy więcej wiedzieć, jak postępować dalej.

Cieszy mnie obecność na konferencji tak wielu znamienitych gości z kraju i zagranicy i zapraszam do aktywnego w niej udziału – zakończył prezes Mirosław Indyka.

Prof. Zbigniew Śmieszek obejmując przewodnictwo obrad powiedział: Bardzo się cieszę, że spotykamy się po trzech latach, by dyskutować o perspektywach procesu technologicznego skazanego ma likwidację w Europie, a ocalałego jedynie w Hucie Cynku „Miasteczko Śląskie”. Zachowanie tej technologii w Chinach, Japonii, Indiach także przemawia za jego kontynuacją i doskonaleniem. Dobrze, że uczestniczą w naszej konferencji specjaliści z Japonii, bo problemy są wspólne. Liczę, że będziemy dyskutować o wszelkich aspektach funkcjonowania tej technologii. Z satysfakcją podkreślam, że w rozwiązaniu problemów huty bierze udział duża grupa naukowców zarówno z Instytutu Metali Nieżelaznych jak i Akademii Górniczo-Hutniczej, a także wielu praktyków z samej huty. Strategia stosowania materiałów tlenkowych naprzemiennie z siarczkowymi sprawdza się. Huta najtrudniejszy okres za sobą. Jako część Grupy Cynkowo Ołowiowej pod egidą ZGH Bolesław podejmuje nowe wzywania.

Jako pierwsi zabrali głos specjaliści zagraniczni Roger Lee przedstawił Rozwój procesu Imperial Smelting. Przypomniał, że pierwszy zakład wyposażony w technologie ISP powstał w 1929 roku. Jednostki piecowe były jednak niewielkie i dopiero po wojnie zaczęto je skutecznie rozbudowywać. W 1960 roku powstał piec szybowy zdolny do wyprodukowania 250 ton cynku i 150 ton ołowiu. I wówczas wiele krajów zastosowało u siebie tę technologię, w tym także Polska. W pewnym okresie piece szybowe pracowały w kilkunastu państwach na świecie. W 2007 roku produkowano tą metodą 12 procent cynku i 7 procent ołowiu. Huty były jednak zamykane, gdyż brakowało surowców, rosły ich ceny a także ceny energii. Dziś poza Polską ISP ma jeszcze zastosowanie w hutach azjatyckich. Jedną z przyczyn lepszej tam sytuacji jest brak zależności od giełdy w Londynie oraz jak w przypadku Chin i Indii tania siła robocza.

Michael Gammon dokonał Przeglądu parametrów operacyjnych hut ISP oraz potencjału w zakresie iniekcji węgla. Przeanalizował ekonomiczną stronę problemu opłacalności procesu. Na konkretnych przykładach wskazał na przyczyny zmierzchu tej technologii, ale jednocześnie uzasadnił, że istnieją możliwości poprawy efektywności dzięki wdrażaniu nowych rozwiązań, w tym iniekcji węgla.

Zespół prof. Andrzeja Łędzkiego z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie w składzie: Ryszard Stachura, Mikołaj Bernasowski, Arkadiusz Klimczyk podzielił się swoimi wynikami dotyczącymiAnalizy możliwości poprawy efektywności produkcji i cynku i ołowiu w Hucie CynkuMiasteczko Śląskie.

Problem polega na tym, że zmiana wsadu z materiałów siarczkowych na tlenkowe i przemienne ich stosowanie w trakcie kampanii wymaga korekt w technologii pieca szybowego. Konieczność stosowania wsadu zmieniającego się w krótkich odstępach czasu wpływa niekorzystnie na prace urządzeń. Powodują to nie tylko różne związki chemiczne, w których związane są główne metale, ale także zróżnicowanie wsadu do produkcji spieku i stosowania coraz większej ilości odpadów o zróżnicowanych właściwościach fizykochemicznych. Procesy podlegają ciągłym wahaniom, trudnym do kontrolowania także z powodu niedoskonałości aparatury kontrolnopomiarowej, a także infrastruktury technicznej służącej do uśrednienia własności fizycznych wsadu.

Celem pracy zespołu jest poprawa efektywności i intensywności produkcji cynku i ołowiu w hucie, co wymaga szczegółowej analizy stosowanych dotychczas parametrów technologicznych, wykonania badań laboratoryjnych pozwalających na ocenę procesów cząstkowych pod kątem ewentualnych zmian poprawiających opłacalność produkcji. Wnioski dotyczą działań możliwych do wykonania w obecnej sytuacji wsadowej i technicznej huty, przy założeniu dokonania określonych inwestycji, w czasie remontów i w dalszych planowanych pracach innowacyjnych.

Realizację zadania podzielono na dwa etapy. W pierwszym badano własności spieku, w drugim dokonano analizy koksu stosowanego do produkcji cynku i ołowiu. W zakresie pierwszym stwierdzono, że redukcja cynku i ołowiu pochodzących ze wsadu siarczkowego nie wskazuje większych różnic w porównaniu , ze wsadem tlenkowym. Niepokojącym jest pojawienie się ciekłej fazy żelaza w temperaturze 1400 °C. Jednak zjawisko to wymaga weryfikacji w próbach przemysłowych.

Referujący temat dr inż. Ryszard Stachura przedstawił wyniki prac dotyczących stosowania koksu w procesie szybowym. Jak wiadomo jest on jednym z podstawowych surowców tego procesu.

Wiele więc zależy od jego jakości. Z badań surowca dostarczonego przez kilku producentów przeprowadzonych przez naukowców AGH wynika, że najlepszy koks dla procesu szybowego produkuje Koksownia Częstochowa Nowa.

Z analizy sytuacji techniczno-technologicznej Huty Cynku „Miasteczko Śląskie” wynika potrzeba podjęcia następujących działań: zoptymalizowania przestrzeni roboczej pieca polegającego na właściwym dobrze ziarnistości spieku i koksu stanowiących wsad, zastosowanie paliw zastępczych, wyposażenie pieca w komputerowy system wspomagania technologii. Autorzy podkreślają, że tego typu przedsięwzięcia sprawdziły się w piecach szybowych do produkcji surówki, przynosząc znaczne zyski.

Kolejny referat będący wynikiem wspólnych prac naukowców z Instytutu Metali Nieżelaznych i kadry technicznej Huty Cynku „Miasteczko Śląskie”: Piotra Bednarka, Ryszarda Prajsnara, Tadeusza Szyslera, i Andrzeja Uliszaka dotyczyłProcesu spiekania materiałów tlenkowych. Natomiast główny technolog huty Andrzej Uliszak zaprezentował Produkcję cynku i ołowiu z materiałów tlenkowych i technologii ISP.

W kampanii tlenkowej spiek cynkowo ołowiowy wytwarzany jest z materiałów pochodzących ze skupu oraz własnych materiałów zwrotnych. Pod względem własności fizyko-chemicznych materiały te można podzielić na dwie zasadnicze grupy: materiały sypkie o niskiej wilgotności i szlamy o wysokiej zawartości wilgoci wynoszącej około 30 procent. Z tych materiałów tlenkowych uzyskano w hucie spiek o dobrych własnościach fizyko-chemicznych porównywalnych z własnościami spieku uzyskanego w trakcie kampanii siarczkowej.

Andrzej Uliszak w swojej prezentacji podkreślił, iż w strategii huty przyjęto zadanie redukcji kosztów wsadu na maszynę spiekalniczą. Następnie przystąpiono do przygotowań technicznych i technologicznych do przerobu materiałów tlenkowych, a po ich zakończeniu rozpoczęto prowadzenie kampanii tlenkowych naprzemiennie z siarczkowymi. Pod koniec lat 80. XX wieku na wsadzie tlenkowym pracował kompleks pierwszy ISP, natomiast od maja 2005 roku II kompleks ISP. Od lipca 2008 roku II kompleks pracuje przez 801 dni na wsadzie tlenkowym.

Przerabiane w Hucie Cynku „Miasteczko Śląskie” różnorodne krajowe i zagraniczne surowce charakteryzują się dużą ilością zanieczyszczeń, w tym chloru, który komplikuje przebieg operacji technologicznych. Stąd konieczność ich oczyszczenia. Problemowi temu poświęcony był referat autorstwa Doroty Krupki z Politechniki Śląskiej i Tadeusza Szyslera z Huty Cynku „Miasteczko Śląskie”.Instalacja odchlorowania w Hucie CynkuMiasteczko Śląskie. Zagadnienie to było przedmiotem projektu celowego realizowanego w latach 2008-2011 przez „Miasteczko Śląskie” i Politechnikę Śląską, dofinansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Badania doprowadziły do przemysłowego wdrożenia technologii odchlorowania surowców stosowanych w hucie.

Mając na uwadze różnorodność przerabianych surowców cynku i ołowiu oraz zmieniający się w szerokim zakresie skład chemiczny pyłów spiekalniczych należy dostosowywać warunki operacji odchlorowania do właściwości tych pyłów, tak aby osiągać selektywne wypłukiwanie chloru, talu i fluoru z pozostawieniem podstawowych składników pyłów, tj. ołowiu i kadmu w płukanym materiale. W najbliższym czasie przewiduje się sprawdzenie w skali przemysłowej nowej koncepcji usuwania zanieczyszczeń z pyłów spiekalniczych, istotą której jest przemienne okresowe stosowanie dwóch sposobów usuwania chloru z wykorzystaniem tych samych urządzeń instalacji odchlorowania.

W dalszej części obrad konferencji przewodniczył prof. Krzysztof Fitzner. Przedstawione prezentacje dotyczyły problemów związanych z intensyfikacją procesu produkcji poprzez stosowanie nowych rozwiązań i badań, a także ochrony naturalnego środowiska.

Zespół z Instytutu Metali Nieżelaznych: Jan Mrozowski, Ryszard Kurowski, Wojciech Wasilewski, Agnieszka Fijałkowska, przygotował referatModernizacja technologii neutralizacji ścieków kwaśnych. Przedmiotem badań były ścieki kwaśne charakterystyczne dla okresu kampanii tlenkowej.

W I etapie wykonano badania analizy i badania technologiczne w skali laboratoryjnej, będące podstawą do opracowania założeń i wytycznych reżimu technologicznego neutralizacji ścieków w skali ćwierć-technicznej w II etapie. Z uwagi na znaczne wahania własności tych ścieków winny być one przed neutralizacją retencjowane stale, mieszane a dopiero później neutralizowane zawiesiną wapna hydratyzowanego w reaktorze o charakterze maszyny flotacyjnej.

Kolejny zespół IMN: Zbigniew Szołomicki, Justyna Piwowońska, Ksawery Becker, Leszek Gotfryd, Grzegorz Pietek przygotował referat:Sposób oczyszczania pyłów z elektrofiltra suchego w technologii ISP w celu ich zawrotu do produkcji cynku i ołowiu.

Dr inż. Jan Mrozowisk (IMN) przedstawił opracowany wspólnie z mgr inż. Wojciechem Wasilewskim (IMN) referat Intensyfikacja procesu odsiarczania gazów z procesu spiekania wsadów tlenkowych.

Zapoczątkowany w 2008 roku przerób surowców tlenkowych prowadzono przez około 90 dni w roku, a następnie wydłużono do 210 dni w roku 2011. Obecnie znany jest cały szereg sposobów ograniczania emisji dwutlenku siarki do środowiska. Najbardziej rozpowszechnione są w praktyce przemysłowej mokre metody wapniakowe, ale aktualnie obserwuje się w świecie zainteresowanie metodami barbotażowymi. Autorzy opracowali przykładowe zapisy parametrów procesowych instalacji odsiarczania.

Podstawowy wniosek jest taki, że biorąc pod uwagę wyniki badań procesu odsiarczania w doświadczalnym reaktorze barbotażowym i aktualną sytuację surowcową huty istnieje możliwość intensyfikacji procesu odsiarczania gazów odlotowych z procesów spiekania wsadów tlenkowo-siarczkowych poprzez zastąpienie eksploatowanej obecnie instalacji IOG instalacją barbotażową. Pozwoli to na jednoczesny przerób wsadów tlenkowo-siarczkowych, a co się z tym wiąże wyeliminowanie kampanijności. Rozwiązanie to umożliwi zastąpienie kosztownej w eksploatacji fabryki kwasu siarkowego i jej produktu, okresowo trudnego do zbycia, instalacją z produkcją wysokiej jakości gipsu odbieranego przez przemysł materiałów budowlanych. Możliwego także do bezpiecznego składowania na terenie huty bez groźby przerwania procesu produkcji, jak ma to miejsce w przypadku magazynowania kwasu siarkowego.

Ryszard Prajsnar i Andrzej Zajączkowski (IMN) byli autorami referatu „Modyfikacja trudno topliwych żużli z pieca szybowego ISP, a zespół IMN i HCM: Ryszard Prajsnar, Ksawery Becker, Tadeusz Szysler, Piotr Bednarek Odzyski miedzi w procesie rafinacji ołowiu z pieca szybowego.

Jan Wolny i Janusz Mrówczyński z Biprometu przygotowali prezentacje „Rozbudowa oddziału rektyfikacji cynku odpowiedzią na wyzwania rynku. Huta Cynku „Miasteczko Śląskie” jako jedyny zakład w Europie stosuje technologię ISP, która przy posiadaniu odpowiednich urządzeń w strefie oczyszczania gazów pozwala na stosowanie zarówno siarczkowych koncentratów cynkowo-ołowiowych jak i wsadów tlenkowych pochodzących głównie z materiałów odpadowych powstałych w innych procesach metalurgicznych. Aktualnie około 60 procent produkowanego cynku i ołowiu wytwarza się z materiałów tlenkowych. Przerób większej ich ilości przy zachowaniu odpowiedniej jakości produkowanych metali wymaga inwestycji.

Bipromet przystąpił do prac związanych z rozbudową Oddziału Rektyfikacji Cynku. Projekt przewiduje budowę dodatkowych kolumn redestylacyjnych wraz z niezbędnymi urządzeniami towarzyszącymi, jak piece nadawcze, piec likwacyjny, urządzenia odpylające.

Inwestycja stworzy warunki do produkowania całości cynku w gatunku Z1, gdy obecnie 50 procent produkcji stanowi cynk Z5, który jako gorszego gatunku może być w niedługim czasie trudno zbywalny. Postęp technologiczny we wszystkich dziedzinach gospodarki wymaga stosowania komponentów o coraz wyższym stopniu czystości. Inwestycja ma zatem charakter przyszłościowy, a ulokowana została w bezpośrednim sąsiedztwie funkcjonującego oddziału rektyfikacji uruchomionego w 1999 roku.

Ostatnia prezentacja autorstwa Anny Franzkowiak i P.Alfreda Spanriga dotyczyła Zastosowań materiałów ogniotrwałych RHI w metalurgii cynku i ołowiu.

Podsumowując przebieg i dorobek konferencji prof. Zbigniew Śmieszek zaakcentował, że bardzo trafnie dobrana została tematyka prezentacji, dzięki którym zobrazowane zostały starania kierownictwa huty o podniesienie poziomu efektywności produkcji i wykorzystanie szansy, jaką stwarza stosowanie materiałów tlenkowych w sytuacji, gdy na kontynencie europejskim polska huta pozostała jako jedyna, a w świecie jako jedna z nielicznych. Zdecydowane działania zarządu z prezesem Mirosławem Indyką, podjęcie szerokiej współpracy z nauką dla rozwiązywania kluczowych problemów przynoszą oczekiwane rezultaty.

Przed trzema laty na I Międzynarodowej Konferencji na temat technologii ISP zastanawialiśmy się, jakie są szanse i zagrożenia dla huty. Obecnie podjęliśmy problem nowych wyzwań i przyszłości huty.

Na dorobek konferencji złożyły się wyniki wspólnych badań, pracy naukowców z Akademii Górniczo-Hutniczej, Instytutu Metali Nieżelaznych, Politechniki Śląskiej i praktyków inżynierów Huty Cynku „Miasteczko Śląskie”.

Osobiście mam satysfakcję z tytułu licznego grona pracowników Instytutu Metali Nieżelaznych uczestniczących w badaniach i pracach związanych z wyznaczaniem kierunków rozwoju huty i pokonywaniem przeszkód na tej drodze. W jubileuszowym, 60 roku działalności Instytutu oceniamy swój udział w przedsięwzięciach w przemyśle metali nieżelaznych. Bardzo wysoko oceniam współpracę z Hutą Cynku „Miasteczko Śląskie”, która zwłaszcza w ostatnim okresie, nabrała dynamizmu.

Na tej konferencji dowiedzieliśmy się wiele na temat rozwiązywania problemów i przyszłości, realizacji nowej inwestycji, która zapewni wysoką jakość produkowanych metali w całości.

Wspólnie z prof. Krzysztofem Fitznerem składamy referentom gratulacje, wyrazy uznania dla wysokiego, profesjonalnego poziomu przedstawionych opracowań.

Szczególne gratulacje kierujemy pod adresem prezesa Mirosława Indyki, który wyprowadził hutę z zapaści, a obecnie w ramach Grupy Cynkowej ZGHBolesławkreśli perspektywy rozwoju. Jak zmienia się huta mogliśmy się dowiedzieć w trakcie tej konferencji. Mam nadzieję, że spotkamy się na kolejnej konferencji, by potwierdzić prognozy i zweryfikować je po konkretnych efektach.

Prezes Mirosław Indyka serdecznie podziękował uczestnikom konferencji, szczególnie jej zagranicznych gościom z Japonii, którzy także mają problemy do rozwiązania.

Dziękuję specjalistom z Wielkiej Brytanii, naszym naukowcom, prowadzącym obrady prof. Zbigniewowi Śmieszkowi i prof. Krzysztofowi Fitznerowi, prezesowi Izby Kazimierzowi Poznańskiemu, referentom i wszystkim, którzy przyczynili się do jej dorobku. Po trzech latach mogliśmy stwierdzić, jakiego postępu dokonaliśmy w zakresie ekonomiki i ochrony środowiska. Jak spotkamy się za kolejne trzy lata będziemy mogli się podzielić tym czego dokonamy. Już dziś zapraszam na konferencję w 2015 roku.

Pierwszy dzień obrad zakończyła uroczysta kolacja. W drugim goście mogli zwiedzić Hutę Cynku „Miasteczko Śląskie” lub Zabytkową Kopalnię Srebra w Tarnowskich Górach.

Relacja Edward Szwagierczak

 

źródło: Magazyn Hutniczy nr 24/25 (1742) z 12.06.2012

Polski