Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Рецензенты: докт. техн. наук С. И. Соболь и кольчугинский тех­никум по обработке цветных металлов 17 страница



Чтобы получить металлический свинец методом восста- |

новительной плавки из сульфидных концентратов, их нуж­но предварительно подвергнуть окислительному обжигу с одновременным спеканием, так как плавку на черновой сви­нец ведут в шахтных печах. Обожженный агломерат пла­вят с коксом; свинец при этом восстанавливается по реак­ции РЬ0+С0=РЬ4-С0г.

Примеси с большим сродством к кислороду при плавке образуют шлак, а с малым — восстанавливаются до метал­лов и растворяются в свинце. Загрязненный свинец, содер­жащий обычно не менее десяти примесей, называется чер­новым. После выпуска из печи черновой свинец в жидком виде направляют на рафинирование.

Свинцобо-цинковая руда t

Селективная флотация

Принципиальная технологическая схема получения ме­таллического свинца из сульфидных руд с использованием восстановительной плавки приведена на рис. 107.

f

Мосты

В отдал Флюсы


 

f)

Агломерат Пыль

В производство H2SD4

Кокс

} f

ПлаВка В шахтной пет

На извлечение цинка

Воздух

Г

Газы

В атмосферу

Рафинирование


I

Товарный единец

~~1

Отходы

На специальную переработку

Рис. 107. Принципиальная технологическая схема переработки сульфидных. свинцовых концентратов

Метод шахтной восстановительной плавки технологи­чески и экономически эффективен при переработке суль­фидных концентратов, содержащих не более 65 % свинца. При плавке очень богатых концентратов возникают труд­ности на стадии агломерации, которые выражаются в полу­чении недостаточно обожженного агломерата вследствие оплавления материала.

В Советском Союзе разработаны два новых способа пе­реработки богатых свинцовых концентратов: плавкой с со­дой или с едким натром. Однако из-за высокой стоимости и дефицитности щелочей эти способы пока не нашли промыш­ленного применения.

Рафинирование чернового свинца производится преиму­щественно пирометаллургическим способом, хотя на неко­торых заводах для этого используют электролиз.

§ 3. Приготовление шихты восстановительной плавки

Подготовительные операции перед восстановительной плавкой на черновой свинце включают:

а) приготовление компонентов шихты;

б) составление и смешение шихты;

в) окислительный обжиг со спеканием.

Иногда концентраты сушат в трубчатых вращающихся печах до 8—10 % остаточной влаги. В задачу шихтовки входит приготовление однородной по крупности и химичес­кому составу смеси, удовлетворяющей требованиям как аг­ломерирующего обжига, так и самой восстановительной плавки. Полученный агломерат должен быть самоплавким, чтобы при шахтной плавке не вводить флюсы.



Шихту для агломерации составляют из сульфидных концентратов, богатых окисленных руд, оборотных матери­алов свинцового и цинкового производства и флюсов — железной руды (пиритного огарка), известняка или квар­ца. Приготовление шихты проводят методом штабелирова­ния в механизированных шихтарниках или бункерным способом на транспортерной ленте.

Готовая шихта агломерации должна иметь следующий примерный химический состав, %: 45—50 РЬ; 6—8 S; 10— 20 СаО; 25—35 FeO; 20—25 Si02. Перед обжигом Шихту тщательно перемешивают в барабанных смесителях и од­новременно увлажняют до оптимальной влажности 8—10 %.

Требования к ограничениям в шихте содержания свинца в пределах 45—50 % обусловлены в основном двумя фак­торами. Обогащение шихты свинцом приводит к повышен­


ным его потерям при обжиге за счет улетучивания, а восста­новительная плавка бедного агломерата характеризуется худшими технико-экономическими показателями.

Отрицательно влияет на результаты обжига повышенное содержание в шихте серы. В случае избытка сульфидов при их горении выделяется много избыточного тепла, материал быстро спекается и сера выгорает не полностью. Требуемая степень десульфуризации при обжиге достигается либо про­ведением двухступенчатого обжига (в настоящее время поч­ти не применяется), либо добавкой в шихту больших коли­честв оборотного агломерата — до 300 % от массы шихты.

При повышенном содержании меди в свинцовых кон­центратах иногда в агломерате оставляют более 2 % серы, чтобы при плавке медь перевести в штейн. Однако образо­вание штейна при плавке является нежелательным, так как для переработки сложного по составу полиметаллического штейна с целью извлечения меди, свинца и благородных ме­таллов требуются сложные дополнительные переделы. Осо­бенно нежелательно образование штейна при высоком со­держании в свинцовых концентратах цинка. На практике свинцовые концентраты, значительно загрязненные одно­временно медью и цинком, стараются как можно полнее обжечь, чтобы при плавке цинк максимально перешел в шлак, а медь—в черновой свинец.

Цель процесса агломерирующего обжига — окислить присутствующие в шихте сульфиды и получить окускован- ный материал, пригодный для плавки в шахтных печах.

Для обжига со спеканием свинцовых концентратов при­меняют ленточные агломерационные машины. Топливом при агломерирующем обжиге сульфидных материалов яв­ляются присутствующие в шихте сульфиды, горение кото­рых в общем виде описывается реакцией 2MeS~\-302 = =2Me04-2S02+Q.

При обжиге свинцовых шихт окисляются галенит, пи­рит, сфалерит, сульфиды меди и других металлов. Основ­ным источником тепла является горение сульфида свинца по реакции

2PbS + 302 = 2РЬО + 2S02 + 8273200 кДж, 1 (75)

так как других сульфидов в концентрате сравнительно мало.

Обжиг стараются проводить с максимальным удалени­ем серы в газовую фазу. Если этого не сделать, то при по­вышенном содержании в концентрате цинка его сульфид окажет вредное влияние на последующую плавку.

Кроме окисления сульфидов при обжиге возможно вза-

имодействие оксида свинца с кислотными оксидами пустой породы и флюсов с образованием легкоплавких соединений, например силикатов (2Pb0-Si02) или ферритов (РЬОХ ХРег03) и их эвтектик. При последующем охлаждении жидкая фаза затвердевает и сваривает всю массу шихты в прочный, пористый, кусковой материал — агломерат.

Образование силикатов и ферритов оксида свинца по­лезно также по другой причине. Связывание свинца в этих соединениях уменьшает улетучивание его в газовую фазу. Чем выше содержание свинца в концентрате, тем меньше в нем пустой породы и тем меньше образуется силикатов и ферритов.

При агломерации возможна следующая реакция между оксидом и сульфидом свинца:

PbS + 2 РЬО = ЗРЬ + S02. (76)

Протекание этой реакции нежелательно, так как при этом увеличиваются потери свинца.

При использовании агломерационных машин с просасы- ванием воздуха могут заплавляться колосники и забивать­ся камеры всасывания жидким свинцом, что снижает про­изводительность машин. В практике работы свинцовых за- : водов в настоящее время используются агломерационные машины как с просасыванием воздуха, так и с дутьем сни­зу. Работа машин с дутьем более эффективна, и их приме- j няют сейчас на большинстве заводов.

Существенным недостатком агломерационных машин с ; просасыванием воздуха является также сильное разбавле­ние обжиговых газов за счет вредных подсосов и прососов ' воздуха, которые достигают 100—120 % от потребного ко-; личества воздуха. Наиболее богатые газы выделяются в ’ начальной стадии обжига, а в конце процесса концентрация сернистого ангидрида резко падает. Для получения болёе богатых газов на машинах с просасыванием практикуют возврат бедных газов последних камер всасывания в пер­вые (рис. 108).

В агломерационных машинах с дутьем (рис. 109) воздух вначале просасывается сверху через первичный слой ших-; ты, а затем нагнетается в дутьевые камеры вентилятором под паллеты с полным слоем шихты (300—350 мм). Вся ра-, бочая часть агломерационной машины сверху снабжена укрытием для сбора обжиговых газов. Пространство под; укрытием условно можно разделить на две зоны: богатого j и бедного газа. Газы из этих зон отсасываются раздельно, j Богатые газы направляют в сернокислотное производство, J

Рис. 108. Схема рециркуляции газов на агломерационной машине с просасываннем дутья:

1—зажигательный горн; 2 — камеры всасывания богатого газа; 3— колпаки над паллетами; 4 — камеры всасывания оборотного газа; 5 — камера всасывания бедного газа; 6 — эксгаустеры (дымососы); 7 — пы­леуловитель

\


 

а бедные с 2—2,5 % SO2 целесообразно направлять в зону интенсивного обжига, т. е. в голову процесса агломерации.

Дутьевые машины снабжены тремя питателями для соз­дания слоя постели из оборотного агломерата (15—20 мм), слоя первичной (зажигаемой) шихты (20—25 мм) и основ­ного слоя. Под зажигательным горном, установленным меж­ду питателями постели и питателями первичного слоя, рас­положена единственная камера разрежения.

Агломерационные машины с дутьем обеспечивают более высокую удельную производительность, получение более богатых газов, возможность обжигать более богатую свин­цом шихту без опасения заливки свинцом колосников.

Сравнительные технико-экономические показатели рабо­ты агломерационных машин для обжига свинцовых шихт следующие:

Машины с ду тьем

Машины с просасываннем воздуха

Удельная производительность, т/(м2-сут):

13—18

1.5— 2,1 85

1.5— 2,0 50—53

6-6,5

по агломерату....................................... 8—10

по выжигаемой сере.............................. 0,8—1,3

Десульфуризация, %................................. 85

Содержание в аглЪмерате, %:

серы....................................................... 1,5—2,0

свиица.................................................... 40—42

Содержание SOa в газах, %... 1—2


 

 


§ 4. Шахтная плавка свинцового агломерата

Шахтная плавка свинцового агломерата является ос­новным способом получения чернового свинца. Она явля­ется типичным восстановительным процессом.

Цели восстановительной плавки:

1) максимальное извлечение свинца и благородных ме­таллов в черновой металл, в котором концентрируется также ряд других ценных элементов (медь, висмут, теллур и др.);

2) ошлакование пустой породы с максимально возмож­ным переводом в шлак цинка.

Исходным сырьевым материалом для восстановительной шахтной плавки на черновой свинец является офлюсован­ный самоплавкий агломерат. Химический и минералогичес­кий состав свинцового агломерата очень сложный. В нем, кроме свинца, как правило, присутствуют медь, цинк, мышь­як, сурьма, золото, серебро, олово; висмут, железо и другие элементы. Основную массу агломерата представляют сво­бодные и связанные в более сложные соединения оксиды.

Свинец — основной компонент агломерата — представлен в нем силикатами, ферритами и глетом РЬО, которые могут быть легко восстановлены при температурах свыше 1000 °С в слабовосстановительной атмосфере. Химизм восстановле­ния соединений свинца можно представить следующими ре- ациямн:

(77)

(78)

(79)

(77) (81) (82)

С -f- 02 — С02;

С02 + С = 2СО;

РЬО + СО = РЬ + С02;

2РЬО • Si02 + 2СО = 2РЬ + Si02 + 2С02; РЬО -Fe203 + 2СО =, РЬ + 2FeO + 2С02, PbS04 + 4СО = 4PbS + 4С02.

Присутствующий в агломерате или образующийся при плавке сульфид свинца PbS [см. реакцию (82) ] в услови­ях "свинцовой шахтной плавки не восстанавливается и пе­реходит в штейн. Если плавке подвергают высокосернистый (недостаточно обожженный) агломерат, то в шихту вводят железный скрап или стружку для вытеснения свинца из его сульфида по реакции осадительной плавки: PbS+Fe= = Pb+FeS.

Для восстановления оксидов свинца до металла, как уже отмечалось выше, требуется слабовосстановительная ат­
мосфера. В этих условиях легче свинца восстанавливаются лишь оксидные соединения меди. Восстановленная медь растворяется в свинце. Сульфиды меди вместе с сульфида- мц других металлов образуют самостоятельную фазу — штейн. В настоящее время считают, что медь выгоднее пе­реводить в свййец (на 80—90 %), а не в штейн, требующий специальной переработки. Это достигается высокой сте­пенью' десульфуризации при обжиге и горячим ходом печи, когда возрастает растворимость меди в свинце.

Оксиды железа и цинка (FeO и ZnO) для своего восста­новления требуют сильновосстановительной атмосферы. В условиях свинцовой плавки, когда в печных газах содер­жится не более 30 % СО, эти оксиды практически пол­ностью переходят в шлак. При наличии в концентратах по­вышенного количества цинка обжиг нужно вести с более полным удалением серы.

Мышьяк, сурьма, золото, серебро, олово и висмут в ос­новном переходят в черновой свинец. При повышенных со­держаниях мышьяка и сурьмы может образоваться само­стоятельный продукт—шпейза, представляющая собой сплав арсенидов и антимонидов металлов. Шпейза является ис­точником потерь ценных металлов, включая золото и се­ребро, и получение ее нежелательно, так как рациональных методов ее переработки до сего времени не найдено.

Шахтные печи свинцовой плавки (рис. 110) имеют ряд специфических особенностей: внутренний горн, сифон для непрерывного выпуска чернового свинца, шахту с двумя рядами кессонов, двухрядный фурменный пояс (не всегда) и внешний отстойник.

Внутренний горн постоянно заполнен расплавом. В ниж­ней его части собирается свинец, а вверху — шлак. В слу­чае образования при плавке штейна он размещается меж­ду свинцом и шлаком. По мере накопления в горне свинец непрерывно вытекает в наружную сифонную чашу и далее в ковш. Сифонный выпуск свинца позволяет регулировать уровень расплава в печи путем изменения высоты сливного порога в сифоне.

Непрерывный выпуск шлака из внутреннего горна про­изводят через шлаковый сифон, а периодический — через специальную летку.

Шахта печи выполнена из стальных водоохлаждаемых кессонов, установленных под углом 5—7° к вертикали. Обычно шахта печей свинцовой плавки состоит из двух ря­дов кессонов. Нижний ряд кессонов опирается на борта горна, снабжен фурменными отверстиями диаметром 100—


Рис. 110. Шахтная печь свинцовой плавки:

/_внутренний горн;.2 — снфон для выпуска свинца; 3 — фурмы; 4 — водяные коллекторы; 5 — кессоиироваиная шахта печи; 6 — колошник: 7 —шибер; 8 — шатер; 9 — воздушный коллектор; 10 — сифон для выпуска шлака 125 мм и установлен с расширением кверху. Кессоны верх­него ряда ставятся вертикально. Расширение верхней части печи способствует снижению скорости движения газового потока и сокращению выноса пыли из печи. Максимальная площадь сечения печей в области фурм 11—12 м2. Высота шахты 5—6,5 м.

Фурмы для подачи дутья в количестве 30—40 шт. на некоторых заводах располагаются по вертикали в два ряда в шахматном порядке (см. рис. 110, узел А). Это улучшает условия сжигания топлива в печи и способствует лучшему распределению дутья по сечению печи.

Внешний отстойник предназначен для разделения жид­ких шлака и штейна и отстаивания взвешенных в них ка­пель свинца. На практике применяют как передвижные, так и стационарные электрообогреваемые отстойники (рис. 111).

В последние годы на свинцовых заводах широкое рас­пространение получили шахтные печи резко выраженного переменного сечения с двумя рядами фурм, расположенны­ми по высоте на расстоянии около 1 м (рис. 112). Такое расположение фурм способствует равномерному распреде­лению дутья по всему сечению печи. Колошник у таких пе­чей открытый. Газы отсасываются через газозаборное уст­ройство, опущенное в шихту. Выбросу газов в атмосферу цеха препятствует слой шихты, находящийся в загрузочной воронке. В печах переменного сечения создаются лучшие условия для контакта газов с шихтой, уменьшается пыле- вынос, полнее и быстрее протекают все физико-химические и теплообменные процессы и, как следствие этого, повы­шается удельная производительность печи.

Продуктами восстановительной плавки свинцового агло­мерата являются черновой свинец, шлак, штейн, пыль и га­зы. Очень редко при плавке образуется шпейза.

Черновой свинец содержит 90—97 % свинца, осталь­ное— многочисленные примеси. Его обязательно подверга­ют рафинированию.

Шлак свинцовой плавки представляет собой многоком­понентный сплав оксидов, состоящий более чем на 90 % из FeO, ZnO, СаО и Si02. Обычно содержание этих оксидов в заводских шлаках изменяется в следующих пределах, %:

20— 30 Si02; 30—40 FeO; 5—25 ZnO; 14—20 СаО. Свинец в шлаках находится главным образом в виде взвешенных капель металла или штейна. Содержание свинца в первич­ных шлаках иногда достигает 3,5%, чаще 1—2 %. Из эле­ментов-спутников в шлак переходит около 60 % Ge, до 80 % In и 20—30 % Т1. Шлаки с целью извлечения из них


 

 


Рис. 112. Шахтная печь свинцовой плавки переменного сечення:


 

/ — горн; 2 —сифон для выпуска свинца; 3 —нижний ряд фурм; 4 — верхний ряд фурм; 5 — коллекторы дутья; 6—шахта; 7 — колошник; 8 — газоход; 9 — уровнемер столба шихты


цинка, свинца и других ценных компонентов подвергают обязательно дополнительной переработке.

Штейн при свинцовой плавке в настоящее время стара­ются не получать, особенно если в концентратах есть цинк. Он может образовываться при плавке агломерата с повы­шенным содержанием серы.

Штейны свинцового производства состоят из сульфидов железа, меди, свинца и цинка, а также из растворенных в них золота и серебра. Они содержат, %: 7—40 Си; 16— 45 % Fe; 8—17 Pb; 1,5—8 Zn; 20—25 S. При получении штейнов их подвергают сложной дополнительной обработ­ке, связанной с затратами энергии, материалов и с потерями металлов.

Шпейза — сплав главным образом мышьяковистых и ре­же сурьмянистых соединений. Она образуется только при наличии в агломерате мышьяка и сурьмы. При плавке шпей­за обычно получается в смеси со штейном. Отделение и переработка шпейз сопряжена с большими трудностями.

Отходящие газы шахтных печей, состоящие из СО, С02, N2 и Н20, уносят значительное количество пыли (4—6 % от массы агломерата). После очистки от пыли их выбрасыва* ют в атмосферу.

Пыли шахтных печей содержат, %: 45—55 Pb, 10— 20 Zn, 2—3 Cd, в небольших количествах (сотые или тысячные доли процента) селен, теллур, германий, индий и таллий. В настоящее время их перерабатывают главным образом сульфатизацией серной кислотой.

Распределение основных металлов по продуктам шахт* ной плавки свинцового агломерата следующее, %:

 

РЬ

Zn

Си

Черновой

сви-

 

 

нец...

.. 90—93

До 2

75—85

Шлак..

..1,5—3,0

85—90

10—20

Пыль..

.. 3—4

3-5

,0,5-1,0

Потери.

.. 1—2

8—10

0,2—0,3

 

Удельная производительность (проплав) шахтных печей свинцовой плавки колеблется в пределах 40—100 т/ (м2 • сут), а расход кокса 8—17 % от массы шихты. Эти два основных показателя могут быть значительно улучшены при подогре­ве дутья и обогащении его кислородом. При содержании в дутье около 26 % кислорода расход кокса снижается на 10—15%, проплав увеличивается на 20—25 % и примерно на 25 % уменьшается вынос пыли (становится меньше объ­ем газов).


В шлаки шахтной плавки переходит до 90 % цинка, до 20 % меди, до 3 % свинца, небольшие количества индия, германия, олова, благородных и других металлов.

Переработка свинцовых шлаков в настоящее время яв­ляется обязательной стадией замкнутой технологической схемы свинцового производства и позволяет довести общее извлечение свинца до 97—98 %■

Для переработки шлаков восстановительной плавки свинца с целью извлечения из них большей части ценных компонентов применяют фьюмингование, вельцевание и электротермию.

Фьюмингованием (шлаковозгонкой) называется процесс восстановительной обработки жидких шлаков продувкой смесью воздуха с восстановителем (природным газом или угольной пылью) при а=О,6-=-0,7 и температуре 1200— 1300°С.

В условиях необходимой для отгонки цинка сильновос­становительной атмосферы, свиней, индий и кадмий быстро возгоняются в начале процесса фьюмингования. Для отгон­ки цинка требуется 2,5—3 ч. За это время его содержание в шлаке снижается примерно до 2 %. Дальнейшая отгонка цинка экономически невыгодна, так как резко снижается скорость процесса и увеличивается расход восстановителя.

Химизм процесса фьюмингования описывается следую­щими основными реакциями:

ZnO + С = Znnap + СО; (83)

ZnO + СО - Znnap + С02. (84)

Частичное восстановление оксидов железа способствует полноте отгонки цинка:

ZnO + Fe = Znnap + FeO. (85)

Металлический цинк, кипящий при 906 °С, удаляется из шлака в виде пара. Над поверхностью шлаковой ванны и в газоходе цинк вновь окисляется углекислым газом:

Znnap + С02 = ZnO + СО. (86)

В атмосфере печи окисляются также пары кадмия и свинца и летучего сульфида свинца. В результате возгоны (тонкодисперсная пыль) практически полностью состоят из оксидов. Фьюмингованием из шлаков извлекают до 90— 94 % цинка и по 95—98 % свинца, индия и кадмия. Возго­ны (пыль) фьюминговых печей содержат 15—20 % оксида


свинца, 70—75 % оксида цинка, кадмий, индий и германий.

Содержащиеся в шлаке медь и благородные металлы могут быть извлечены путем обработки жидких шлаков после фьюмингования сульфидами в присутствии восста­новителя с целью образования штейна. В штейн извлека­ются медь, золото и серебро.

Шлаковозгоночная (фьюминговая) печь представляет собой прямоугольную печь шахтного типа (рис. 113), вы­полненную полностью из водоохлаждаемых кессонов. Ши­рина печи около 2,4, длина 1,2—9,6 м, высота до 9 м. На внутренней поверхности стальных кессонов для удержания шлакового гарнисажа приварены в шахматном порядке штыри. На каждой длинной стороне печи установлено от

11 до 36 фурм.

Фьюмингование — процесс периодический. Он включает четыре стадии: заливку, разогрев, восстановительную об­работку и выпуск шлака. Пропускная способность печи за один прием колеблется от 35 до 90 т и зависит от размеров печи.

Возможен принципиально непрерывный процесс фьюмин­гования. Однако пока не найден оптимальный вариант его промышленного осуществления.

Вельцевание шлаков — процесс восстановительной обра­ботки твердых гранулированных шлаков без их расплавле­ния при 1100—1200 °С. Он проводится в трубчатых враща­ющихся печах. Восстановителем служат кокс и топочные (печные) газы. Химизм процесса вельцевания аналогичен химизму фьюмингования.

. Вельц-процесс осуществляется непрерывно. Хорошо пе­ремешанную шихту из шлака крупностью 3—5 мм и кокса с размером частиц до 15 мм загружают в верхнюю головку печи. При перемещении в печи в течение 2—3 ч компоненты шихты взаимодействуют и летучие компоненты возгоняются в виде оксидов. Остатки переработанной шихты (клинкер) разгружают в нижней головке печи.

Выход возгонов (вельц-окислов) составляет 20—25%. Возгоны содержат, %: 60—65 Zn, 11—15 Pb; 0,5—1,0 Cd. В клинкере остаются медь, золото, серебро и избыточный углерод. Процесс характеризуется высоким извлечением в возгоны цинка, свинца и кадмия.

Вельцевание наиболее эффективно при переработке шлаков свинцовой плавки из отвалов старых и действую­щих заводов. Клинкер требует дополнительной переработки.

Электротермическая переработка свинцовых шлаков также является восстановительным возгоночным процессом,


ж

If

ш

mi

Я S о я s <и

0 а *

а 2*

54 ■*«

1 А О

I «я

I a

1

*t?S ч ь о ч:*«

О, 2 <и

«ЯЧ

Я 8 >.

О

W Я 3 а> КЛсп §■“&

Sg4

ias

I ■&«-») § о»

•- 3

Й м ° й,«о о о ч В) 3

й о * 2 и

<я к.

SS I

о

Q, та _

fc, «Я та I et

чи •• W ^ Я fl. «Я

i-г Я Ч ggu §Э|

' зг§

£ я см &

S 5 ^ о, -'

5я. о

0 <ч • - в

* 3 "

«я о

*2 Ч Р с 8*§| go“g §3г>|

1 *й§

0,1 §Г sr^Sj

5s I- BS-i j“ t §•3 31’ S^S’9'*

? a. §!

I rt aj -q.

*n «

 

при котором шлаковый расплав реагирует с находящимся на его поверхности коксом. Шлаковозгоночная руднотерми­ческая печь позволяет за одну операцию получить жидкий металлический цинк, свинец, штейн и отвальный шлак. Это является ее важным преимуществом по сравнению с фью- мингованием и вельцеванием.

Недостатками электротермии являются низкая произво­дительность процесса, низкое извлечение цинка (около 70%) и получение цинка очень низкого качества, требую­щего сложного дополнительного рафинирования.

В настоящее время электропечная переработка шлаков свинцового производства имеет ограниченное применение.

§ 6. Реакционный метод получения свинца

Процесс восстановительной плавки экономически невы­годен для переработки очень богатых свинцовых концентра­тов, содержащих 65 % свинца и более. При агломерирую­щем обжиге таких концентратов во избежание образования очень плотного, недостаточно обожженного агломерата ших­ту разбавляют большим количеством бессернистых матери­алов (флюсов илй оборотного агломерата), что снижает экономичность технологии. Поэтому для переработки бога­тых свинцовых концентратов целесообразно использовать метод, получивший название реакционной плавки.

В основе получения свинца методом реакционной плав­ки лежит химическое взаимодействие между его сульфидом и оксидом или сульфатом:

(87)

(88)

PbS + 2РЬО = ЗРЬ + SOa; PbS -f PbS04 = 2Pb + 2SOa.

. Протеканию этих реакций должен предшествовать час­тичный окислительный обжиг исходного концентрата, про­водимый предварительно или в том же аппарате, в котором происходит реакционное взаимодействие.

Известны несколько разновидностей технологического и аппаратурного оформления процесса реакционной плавки.

Плавка в горне (горновая плавка) широко применялась в производстве свинца в конце XIX и начале XX вв. По это­му методу концентрат, содержащий не менее 70 % свинца, вместе с оборотной пылью, известняком и коксовой мелочью загружают в горн, представляющий собой корытообразный чугунный ящик -длиной 2,5 м, шириной 0,5 м и глубиной 0,25 м. В задней стене установлены фурмы для подачи воз­духа в шихту, лежащую на ней откосом. В процессе плав­
ки шихту перемешивают с помощью механического перегре­вателя. Выплавлённый свинец периодически выпускают, а остаток — серый шлак — сгребают с поверхности свинцовой ванны и перерабатывают отдельно в небольшой шахтной печи.

. Из-за жестких требований к составу концентрата, тяже­лых условий труда, малой производительности и больших затрат ручного труда горновая плавка применяется в малых масштабах в качестве вспомогательного про­цесса.

Реакционная плавка в короткобарабанных вращающих­ся печах, получившая распространение в ФРГ, ГДР и ПНР, требует предварительного частичного агломерирующего об­жига концентрата с получением агломерата с соотношением PbS: РЬО= 1: 2. Печь для этого процесса представляет собой стальной цилиндрический кожух диаметром и длиной по 2,4 м, футерованный высокоглиноземистым кирпичом; внутренний объем печи около 10 м2.


Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 46 | Нарушение авторских прав







mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.041 сек.)







<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>