Переработка шлаков шахтной плавки свинца

При шахтной плавке в шлаки переходит более 80% цинка, 20% меди, 2—3% свинца и ряд ценных элементов (индий, германий, немного серебра, золота). Поэтому переработка шлаков повышает комплексность и экономическую эффективность использования сырья. Наиболее распространенными методами переработки свинцовых шлаков являются фьюмингование и вальцевание. В настоящее время они обязательная часть замкнутой технологической схемы производства свинца и цинка, позволяющей довести суммарное извлечение свинца в готовый металл до 97—98%.
Фьюмингованием называется продувка с печи шахтного типа расплавленного шлака (температура около 1200° С) углевоздушной смесью или природным газом с воздухом с отгонкой свинца и цинка в газы. Одновременно частично отгоняются германий, индий, олово, кадмий Жидкий шлак заливают в фьюминг-печь ковшами из отстойников шахтных печей. До начала продувки набирают 40—100 т шлака. Слой шлака в печи имеет высоту 1000—1100 мм. Затем начинают вдувать в него угольную пыль. При продувке жидкого шлака угле- воздушной смесью происходит окисление углерода по реакциям: С + O2 = CO2; CO2 С = 2СО. Благодаря первой реакции шлак разогревается Полученная по второй реакции окись углерода и отчасти углерод взаимодействуют с растворенной в шлаке окисью цинка по основной реакции ZnO + CO = Znпар + CO2 Для увеличения времени контакта газов со шлаком угле воздушную смесь (или воздух + природный газ) вдувают сбоку в нижнюю часть слоя шлака. Уже при температуре 1000° C процесс восстановления окиси цинка происходит с большой полнотой, а в печи темпера туру доводят до 1350° С Давление паров цинка уже при 930° С достигает атмосферного.
Свинец и олово, присутствующие в шлаке, возгоняются преимущественно в виде сульфидов (свинец и в виде PbO), имеющих высокое давление паров. Редкие элементы возгоняются в форме низших окислов (GeO, In2O) и хлоридов. Очень полно (практически на 100%) возгоняются иридий и кадмий.
Температуру шлаковой ванны регулируют изменением отношения воздух : угольная пыль. Для разогревания ванны в начальный период в нее подают угле-воздушную смесь при а = 0,8/1; для восстановления — при а = 0,6—0,7. Дозировка топлива и воздуха автоматизирована Поскольку температуру в печи повышают до 1350° С, восстановленные в массе шлака металлы испаряются, а их пары над шлаковой ванной вновь окисляются и в виде пыли уносятся газами из печи. Пыль содержит 6 15% Pb и 50—70% ZnO
Фьюмингованием из шлаков извлекают 90—94% цинка и по 95—98% свинца, индия и кадмия Во фьюминг-печи не рекомендуется перерабатывать шлаки, содержащие более 30—35% SiO2, из-за их вязкости Основное количество свинца в виде PbS и PbO отгоняется из шлака за первые 30—40 мин продувки. Отгонку кадмия завершают в течение первых минут продувки. Отгонку Zn ведут 2,5—3,0 ч, снижая его содержание в шлаке примерно до 2%. В шлаках свинцовой плавки содержатся медь (0,5—1,5%) и благородные металлы (20—50 г/т). При фьюминговании они остаются в шлаке. Для их извлечения жидкие шлаки после фьюмингования обрабатывают сульфидами в присутствии восстановителя с целью образования штейна, куда извлекаются медь, серебро и золото.
Вельцеванием называют процесс отгонки ценных компонентов в трубчатой вращающейся печи при нагреве твердого исходного материала ниже температуры его плавления. В основе вельцевания лежат те же физико-химические процессы, что и при фьюминговании. Указанный процесс нашел широкое применение для переработки цинкового кека с целью извлечения из него остатков ценных элементов, В случае свинцового производства, очевидно, нецелесообразно сперва охлаждать шлак до твердого состояния, а затем перерабатывать его в вельц-печи с нагреванием до 1100—1150° С. В этом случае выгоднее жидкие шлаки направлять на фьюмингование. Ho при наличии больших старых отвалов свинцовых шлаков становится выгодным перерабатывать кеки цинкового производства и шлаки (вкчючая и текущие) одним способом — в вельц печи. В вельц печи в этом случае перерабатывают и другие оборотные продукты свинцового и цинкового производства — пыли, дроссы; иногда в шихту вводят окисленные цинковые руды.
В качестве топлива и для восстановления цинка применяют коксик (—15 мм) в количестве 40% от массы шихты Коксик служит также наполните тем, устраняющем образование настылей. Цинк, окислы и сульфид свинца при вельцевании возгоняются. Газы после окисления цинка охлаждают в кулерах и направляют в рукавные фильтры для очистки. Ветьцевание проводят в печах длиной 40—90 м и диаметром 2,5—3,5 м. Производительность печей равна 90—100 т шихты в сутки (для 40-м печи). На расстоянии 10—15 м от выгрузки (нижний конец) температура газов в печи (горит коксик) равна 1200—1250°, в точке загрузки — 300° С. Возгоны-окислы направляют на гидрометаллургическую переработку в цех пылей и окислов.
Процесс вельцевания прост в аппаратурном оформлении, имеет небольшие эксплуатационные затраты при высоких технологических показателях. Недостаток вельц-процесса — потеря меди и благородных металлов, присутствующих в шлаках и кеках, а также большой расход дорогой и дефицитной коксовой мелочи.