title-icon
Яндекс.Метрика
» » Шахтная плавка свинца

Шахтная плавка свинца

Цель плавки — максимально извлечь свинец в черновой металл и получить наиболее подходящий для последующей переработки шлак.
Для восстановления свинца из PbO требуется слабовосстановительная атмосфера, получаемая от горения кокса. Восстановление из свободной окиси происходит по реакции PbO + CO = = Pb + CO2. Оно начинается около 200: С при незначительной концентрации CO. При шахтной плавке могут проходить также следующие побочные реакции: PbSO4 + 4СО = PbS 4С02; PbS + Fe = Pb + FeS. Очевидно, что присутствие PbSO4 в агломерате снижает извлечение свинца. Для осуществления реакции с железом, снижающей потери свинца, на многих заводах загружают в шахтную печь железную стружку. Введение в шихту сильных оснований, например CaO, тоже повышает степень восстановления PbO.
Концентрация CO в газах шахтной свинцовой плавки недостаточна для восстановления в заметной степени закиси железа и окиси цинка, которые переходят в шлак. Для восстановления свободного FeO при 1200° С содержание CO в смеси CO + CO2 должно быть более 80%, при восстановлении из расплавов это содержание еще увеличивается. В шахтной печи свинцовой плавки доля CO в этой смеси едва достигает 30% и соединения железа не восстанавливают.
Цинк находится в агломерате в виде ZnO и феррита. При повышенном содержании его в сырье стараются полнее удалить серу из агломерата для перевода окиси цинка при плавке в шлак на 85—90%.
Окисные соединения меди легко восстанавливаются и медь в виде металла переходит в свинец. Сульфиды меди образуют вместе с сульфидами других металлов самостоятельную фазу — штейн. Практика показала, что выгоднее переводить медь при плавке в черновой свинец (на 80—90%). Ho для этого нужно обеспечить горячий ход печи, подавать дутье, обогащенное кислородом.
Мышьяк, сурьма, золото, серебро, висмут переходят в основном в черновой свинец. Иногда при повышенных содержаниях и восстановительных условиях мышьяк и сурьма образуют с железом самостоятельную фазу — шпейзу, куда переходят заметные количества золота и серебра. Получение ее нежелательно.
Отличительной особенностью шахтных свинцовоплавильных печей являются внутренний горн и сифон для непрерывного выпуска свинца (см. рис. 32). В последнее время широкое распространение для выплавки свинца получили шахтные печи переменного по высоте сечения (ступеньчатообразные). В связи с тем, что свинцовое сырье богатое, печи строят относительно небольшие. Максимальная площадь сечения их в области фурм 11—12 м2. Количество фурм и диаметр их различны. Высота сыпи не превышает 5—6,5 м. В зависимости от качества сырья и высоты сыпи давление дутья изменяется в пределах 14—30 кПа. Удельный расход 15—30 м3/(м2*мин). Интенсивность сжигания кокса 4—6 т/м2 за 24 ч. Без применения кислорода или подогрева дутья в печах обычной формы отечественные заводы расходуют 14—17% кокса от массы шихты. Проплав шихты зависит от ее свойств, расхода дутья, кокса, состояния печи и других показателей и колеблется в пределах 50—60 т/(м2*сут).
Применение кислорода и подогрева дутья широко используют на отечественных заводах и получают хорошие результаты. При плавке на воздушном дутье, нагретом в воздухоподогревателе до 400—450° С, на 30% снижается расход кокса и на 10—15% увеличивается проплав. Обогащение дутья кислородом до 25—27% O2 увеличивает проплав на 15—20%, снижает расход кокса на 10—15%. При этом в связи с повышением температуры флюса появилась возможность работы на шлаках с высоким содержанием цинка (до 30% ZnO), минимальным расходом флюсов и меньшим выходом шлака. Колошниковые газы шахтной свинцовой плавки содержат 15—18% CO2, 8—10% CO и 1—2% O2. На состав этих газов влияют соотношение кокс : воздух, высота сыпи, равномерность распределения компонентов шихты в печи и другие факторы. При нормальном расходе кокса агломерат полностью расплавляется на границе окислительной зоны. До участка плавления агломерат должен опускаться достаточно пористым и жаропрочным. Заметное восстановление свинца из агломерата наступает при температуре. 750° С, но интенсивно этот процесс проходит при 900—1000° С. Горячий жидкий свинец растворяет легковосстановимые примеси: медь, мышьяк, сурьму, олово, висмут, а также некоторое количество сульфида свинца, серебро и золото и скапливается в горне. В черновой металл переходит до 95% свинца.
Трудновосстановимые окислы: глинозем, кремнезем, окись кальция, закись железа, окись цинка сплавляются, образуя шлак. Шлаки свинцовой плавки должны быть достаточно жидкоплавкими при 1130—1170° С, иметь плотность 3,4—3,6 г/см8, вязкость — не более 5 Пз и содержать (не более) 1—2% свинца. Для шлаков, применяемых в настоящее время, характерно низкое содержание кремнезема (20—25 %) и повышенное содержание окиси кальция (14—20%). Соответствующий этому составу агломерат имеет оптимальную жаропрочность и хорошую восстанавливаемость.
Пыли свинцового производства являются ценным полиметаллическим сырьем. Помимо свинца и цинка, они содержат кадмий, индий, селен, теллур, таллий и другие элементы. Благодаря высокой упругости паров этих металлов или их соединений концентрация кадмия и других элементов в пыли в 10—20 раз выше, чем в концентратах. Выход пыли при агломерации 1—2%, при шахтной плавке 4—6% от массы агломерата. В среднем пыль шахтных печей содержит, %: 45—55 Pb, 10—20 ZnO, 2,3 Cd. Обращаться с этой пылью надо весьма осторожно, так как содержащиеся в ней свинец, кадмий, мышьяк и таллий ядовиты. До недавнего времени пыли свинцового производства возвращали в шихту агломерации, извлекая только свинец. Сейчас их перерабатывают отдельно с получением не только свинца, но и ценных спутников. В основу технологии принята сульфатизация пылей серной кислотой. При этом можно извлечь в конечные продукты до 90% Pb, 60% Zn, 80% Cd, 40—60% In и вывести из производства на 80—90% такие вредные примеси как мышьяк, хлор, фтор.

title-icon Подобные новости