Рецензенты: докт. техн. наук С. И. Соболь и кольчугинский тех­никум по обработке цветных металлов 16 страница

15 мм. Карбонильный никель содержит не более 0,001 % Си, 0,005 % Fe, 0,002 % S и до 0,03 % С.

Получение чернового никеля из богатых никелевых концентратов

Флотационные никелевые концентраты процесса разде­ления меди и никеля вначале подвергают одностадийному окислительному обжигу в печах КС при 1100—1200°С. Полученная при обжиге закись никеля содержит менее 0,5 % S. Глубокой десульфуризации закиси никеля в дан­ном случае проводить нет необходимости, так как черновой никель обязательно подвергают электролитическому ра­финированию, при котором сера, практически полностью связанная с медью (Cu₂S), перейдет в шлам. После выпус­ка закиси никеля из печи КС ее предварительно восстанав­ливают в трубчатом отапливаемом реакторе, что существен­но экономит электроэнергию при последующей плавке на черновой никель.

Восстановительную плавку закиси никеля проводят в дуговых электрических печах по технологии, близкой к пе­реработке никелевого файнштейна на огневой никель. Раз­личие заключается лишь в том, что плавку ведут без на­ведения шлака, а готовый никель разливают на карусель­ной разливочной машине в аноды с заливкой в них ушков из никеля. Полученный из сульфидных руд черновой никель гранулируют перед его карбонильным рафинированием.

§ 6. Электролитическое рафинирование никеля

Анодный никель — сложный по составу сплав, содержа­щий, по крайней мере, двенадцать металлических элемен­тов, включая железо, и химические соединения металлов с селеном, теллуром, кислородом и серой.

Цель рафинирования чернового никеля сводится к по­лучению чистого катодного никеля не ниже марок Н-0 и Н-1 и попутному извлечению присутствующих в анодном металле ценных спутников,— кобальта, платиноидов, золо­та, серебра, меди, селена и теллура. Марки электролитного никеля Н-0 и Н-1, согласно ГОСТ 849—70, должны содер­жать никеля +кобальта соответственно не менее 99,99 и 99,93%. В составе марки Н-0 регламентируется содержа­ние 17 примесных элементов, включая кобальт.

Рафинирование никеля почти повсеместно проводят ме­тодом электролиза. Кроме электролитического, возможно карбонильное рафинирование, описанное выше. Электро­лизу-обычно подвергают аноды следующего состава, %: 89—92 Ni; 4—5 Си; 1,5—3,5 Fe; 2—2,5 Со; до 2 S.

Электролитическое рафинирование никеля — сложный электрохимический процесс. Никель является электроотри­цательным металлом, и поэтому такие примеси, как ко­бальт, железо, цинк, медь, а также катионы водорода мо­гут совместно с ним или раньше разряжаться на катоде. Для предотвращения возможного загрязнения катодного никеля примесями и снижения выхода по току из-за раз­ряда ионов водорода необходимо выполнение следующих условий:

1) тщательная очистка электролита от примесей;

2) применение оптимальных состава электролита и электрического режима электролиза;

3) ' разделение анодного и катодного пространств слабо j фильтрующей, химически и механически стойкой диафраг­мой;

4) обеспечение оптимальной циркуляции электролита.

Для электролиза никелевых анодов применяют сульфат-

хлоридные электролиты, содержание небольшое количест­во свободных катионов водорода. Основными компонентами электролита являются сульфаты никеля и натрия и хло­рид никеля. Для автоматического регулирования pH элек­тролита в пределах 2,5—5 вводят борную кислоту, кото­рая, в зависимости от изменений кислотности электролита и выполняя роль буферной добавки, будет диссоциировать по-разному:

В³+ + ЗОН-j: НдВ0₃ ^ ЗН+ + ВО|+ (69)

уменьшение pH уведичевве pH

Применяемые в настоящее время никелевые электроли­ты содержат, г/л: 70—110 Ni²⁺; 20—25 Na+; 40—80 Cl^-;

110—160 SOI^-; 4—6 H3BO3. Электролиз никелевых анодов ведут в электролизных ваннах ящичного типа. Аноды и ка­тодные основы, полученные электролитическим наращива­нием никеля на титановых матрицах, завешивают в ванны поочередно.

Анодный процесс сводится к электрохимическому раст­ворению никеля, кобальта, железа и меди; благородные металлы и нерастворимые в электролите химические сое­динения осыпаются в шлам. Единственно допустимым про­цессом на катодах в условиях электролитического рафини­рования никеля является разряд (восстановление) катио­нов никеля по реакции Ni²⁺+2e->-Ni. Все остальные катод­ные реакции ведут либо к загрязнению катодного никеля,, либо снижают выход по току.

Получение чистых катодных осадков на практике дости­гается отделением катодного пространства от общего объ­ема загрязненного электролита с помощью катодных диа­фрагм и особой системой циркуляции электролита. Загряз­ненный электролит — анолит — непрерывно выводят из ванн на обязательную очистку от железа, кобальта и меди и периодическую очистку от ряда других примесей. После очистки чистый электролит с помощью распределительной гребенки с ниппелями, размещенной вдоль одного из бор­тов ванн, подается в каждую катодную диафрагму.

Подачу католита регулируют таким образом, чтобы его. уровень в катодной диафрагме превышал уровень элек- ^

тролита в ванне на 30—40 мм. В результате этого обеднен­ный никелем католит под действием гидростатического давления проходит через поры диафрагмы и, как бы оттал­кивая анолит от диафрагмы, не дает примесям проникать в катодную ячейку.

Схема работы катодной ячейки никелевого электроли­зера показана на рис. 102.

Рис. 102. Схема электролитиче­ского рафинирования никеля: 1 — катод; 2 — аиод; 3 — катод­ная диафрагма; 4 — анолит; 5 — католит

На аноде электрический ток расходуется не только на растворение никеля, но и других металлов. Такое же ко­личество электричества (электронов) должно быть израс­ходовано и на катоде, но только на один процесс — разряд катио­нов никеля. В итоге получается, что количество осажденного на катоде никеля всегда превышает его поступление с анода. Возни­кает дефицит никеля в катодном пространстве, который усилива­ется его потерями во время очи­стки анолита. Для устранения возникшего дефицита выводимый на очистку анолит обогащают никелем за счет растворения в нем никельсодержащих материа­лов.

Электролитическое рафиниро­вание никеля проводят в ваннах, объединенных по две в блоки и разделенных продольной стенкой (рис. 103). В ваннах устанавли­вают от 32 до 44 диафрагм, в ко­торые помещают столько же ка­тодных основ. Анодов в ваннах никелевого электролиза на один больше, чем катодов.

Катодная диафрагма представляет собой раму из арми­рованного титановыми скобами профилированного поли­пропилена. Рама обтянута плотной тканью. Для диафрагм используют специальные сорта брезента, хлориновую ткань и другие синтетические материалы, обладающие низкими фильтруемостью и электрическим сопротивлением.

Для подачи католита в ванны служат гребенки из фа- олита или винипласта с калиброванными ниппелями, снаб­женными резиновыми трубочками. По этим трубочкам в каждую диафрагму подают католит. Скорость подачи ка­толита регулируют по его уровню в диафрагменной ячейке.

Рис. 103. Поперечный разрез ванны для электролитического рафи­нирования никеля:

/ — катод; 2 — анод; 3 — катодная диафрагма; 4 — бортовая шина; 5 — промежуточная шина; б — катодная штаига; 7 — анодная штан­га; £—распределительная гребенка для подачи католита

Процесс электролитического рафинирования никеля ха­рактеризуется следующими режимными параметрами и показателями:

55—75 <52,6—3,0 95-97

2400—3300

Плотность тока, А/м².................................... 240—350

Температура электролита, °С Напряжение на ванне, В Выход по току, %...

Расход электроэнергии на 1 т никеля кВт-ч

Очистка анолита включает три основные операции — очистку от железа, меди и кобальта. При очистке никеле­вых растворов стремятся не загрязнять их посторонними реагентами. По этой причине в качестве реагентов обычно используют никельсодержащие материалы. Это позволяет одновременно частично обогатить католит никелем.

Железо в анолите содержится в основном в форме FeS0₄. Для очистки его необходимо перевести в трехва­лентное состояние с последующим гидролитическим осаж­дением (РегОз-НгО). Окислителем служит кислород воз­духа.

Очистку от железа проводят в чанах с воздушным пере­мешиванием (пачуках). Для нейтрализации образующей­ся при гидролизе серной кислоты в электролит вводят кар-

бонат никеля. Химизм очистки от железа описывается сле­дующими реакциями:

2FeS0₄ + V₂0₂ + 5Н,0 = 2Fe(OH)₃ + 2H₂S0₄; (70)

2H₂S0₄ + 2№С0₃ = 2NiS0₄ + 2H_aO + 2C0₂. (71)

Первичные железистые кеки содержат 8—12 %Ni. Пос­ле отделения кеков от раствора на свечевых или дисковых фильтрах их дважды подвергают кислотной репульпации с целью извлечения части никеля и далее плавят вместе с рудным сырьем в руднотермических печах.

После очистки от железа раствор обезмеживают це­ментацией меди никелевым порошком. Никелевый порошок должен обладать высокой активностью (не ниже 50%) и развитой поверхностью. Это достигается путем восстанов­ления закиси никеля водородом или водяным газом при 500—550 °С в муфельных печах. При воздействии метал­лического никеля на раствор медь выпадает в осадок, по ре­акции

CuS0₄ + Ni =--- Си + NiS0₄. (72)

Рис. 104. Цементатор:

/ — сливиой порог; 2 — кор­пус; 3 — патрубки для выпу­ска цементной меди

Очистку от меди необходимо проводить в отсутствие кислорода; в противном случае возможно ее обратное' окис­ление и растворение. На практике обезмеживание ведут в механичес­ких мешалках или в специальных аппаратах — цементаторах.

Цементатор (рис. 104)—аппа­рат с вертикальным рабочим прост­ранством и переменным попереч­ным сечением. Раствор, предназна­ченный для очистки, подается в нижнюю часть цементатора, а сли­вается вверху. Никелевый порошок подается либо на поверхность рас­твора, либо на вход нагнетательных насосов его подачи в цементатор.

В верхней части аппарата скорость вертикального потока снижается из- за резкого расширения корпуса, в результате чего частицы твердых материалов образуют четко выра­женный кипящий слой,' который удерживается на глубине около 2_ м от сливного порога.

Выделившуюся из раствора цементную медь периодиче­ски выпускают из цементатора и направляют в медное производство.

Очистку от кобальта проводят способом, аналогичным очистке от железа, но используют в качестве окислителя газообразный хлор. Суммарный итог очистки электролита от кобальта можно выразить следующей реакцией:

2CoS0₄ + С1₂ + ЗН₂0 + 3№С0₃ - 2Со(ОН)₃ +

+ 2NiS0₄ + NiCl₂ + 3C0₂. (73)

Для проведения процесса используют герметизирован­ные барботеры — пачуки. Первичные кобальтовые кеки со­держат около 10 % кобальта и примерно столько же нике­ля. После двукратной репульпации кека никель переводят в основном в раствор и получают кобальтовый концентрат, содержащий кобальт и никель в соотношении не ниже (15—10): 1. Этот продукт является сырьем для производ­ства кобальта.

Очищенный от примесей электролит (католит) содер­жит, %: <0,0003 Fe; <0,008 Си; 0,008—0,012 Со. В случае необходимости католит дополнительно очищают от свин­ца, цинка, органических и некоторых других примесей.

§ 7. Гидрометаллургия никеля

Гидрометаллургические методы при получении никеля значительно больше распространены, чем при получении меди. В настоящее время их применяют для переработки окисленных никелевых руд, никелевых сульфидных кон­центратов, пирротиновых концентратов, сульфидных полу­продуктов (штейнов, файнштейнов и др.) с использованием сернокислых, аммиачных и солянокислых растворов.

Выщелачивание проводят как при атмосферном, так и повышенном давлении. Высокое давление в свою очередь позволяет вести процесс и при повышенных температурах. Использование высоких температур и давлений значитель­но ускоряет химические реакции и повышает полноту их протекания. Такие процессы получили название автоклав­ных процессов. Их проводят в специальных герметичных аппаратах—автоклавах. Схематически устройство горизон­тальных автоклавов, чаще всего применяемых в металлур­гии никеля, показано на рис. 105.

При гидрометаллургической переработке окисленных никелевых руд, содержащих —1,3 % Ni и 0,8 Со, по амми­ачной схеме (завод «Никаро», Куба) руду вначале подвер­гают селективному восстановительному обжигу, при кото­ром никель и кобальт восстанавливаются до металлов, а железо — преимущественно до F3O4. Охлажденный огарок выщелачивают в турбоаэраторах — герметичных пневмоме­ханических мешалках — раствором, содержащим 5—7% аммиака и 4—6% оксида углерода (С0₂). При этом про­текают процессы, описываемые в общем виде уравнением

Me + 6NH₃ + С0₂ + V₂0₂ = Me(NH₃)_e С0₃. (74)

Железо в виде гидроксида и большая часть кобальта (до 80—90 %) остаются в хвостах выщелачивания. Полу­ченные растворы в дальнейшем подвергают термическому разложению острым паром с образованием нерастворимых карбонатов никеля и кобальта. Осадок после отделения от

Рис. 105. Схема горизонтального автоклава:

/ — перемешивающие устройства; 2 — перегородки

растворов сушат и прокаливают в трубчатых печах, что приводит к образованию закиси никеля. Закись никеля спекают на агломерационных машинах. Товарным продук­том этой технологии является спек (синтер), содержащий 88 % Ni и 0,7 % Со. Извлечение никеля из руды составля­ет 75 %, кобальта 20 %.

На кубинском заводе «Моа» окисленные никелевые ру­ды подвергают сернокислотному выщелачиванию под дав­лением 0,4—0,5 МПа в вертикальных автоклавах, что по­зволяет проводить процесс при температурах до 240— 250 °С. Это значительно ускоряет химическое взаимодейст­вие и повышает полноту извлечения металлов. В раствор при выщелачивании в автоклавах переходит по 95 % нике­ля и'кобальта в виде сульфатов NiS0₄ и CoS0₄. После очистки от железа раствор нейтрализуют и обрабатывают сероводородом в специальных автоклавах, в результате че­го получают сульфидный концентрат, содержащий 55— 60 % Ni и 5—6 % Со. Этот концентрат является товарной продукцией завода. Конечное извлечение металлов из ру­ды — около 90 %.

Аммиачное выщелачивание в автоклавах для переработ­ки сульфидных никелевых концентратов (14 Ni; 3% Си; | 0,2—0,4 % Со; 35 % Fe; 28 % S) использует компания «Шер- j рит-Гордон» (Канада). Процесс выщелачивания ведут в | четырехкамерных автоклавах объемом 120 м³. \

Технологическая схема процесса состоит из следующих ] основных операций:

1) аммиачное выщелачивание концентрата при темпе- i ратуре 77—82 °С и давлении около 700 кПа, при этом в j раствор в форме аммиакатов переходят никель, медь и ко- 1 балът, а железо, окисляясь, выпадает в осадок в виде гид- | роксида;

2) кристаллизация сульфида меди при нагреве раство-; ра до 110 °С; ^]

3) последовательное автоклавное восстановление во- j дородом никеля и осаждение кобальта сероводородом; ]

4) кристаллизация сульфата аммония из отработанного \ раствора. \

В целом по такой технологии извлекают, %: 90 Ni; j 45 Со; 89 Си; 75 S. J

В результате автоклавной переработки сульфидных ни- 1 келевых концентратов по аммиачной схеме получают суль- | фид меди (70 % Си), никелевый порошок (99,8—99,9 % j Ni), кобальтовый порошок и сульфат аммония. |

В Советском Союзе автоклавное выщелачивание исполь- \ зуют для переработки пирротиновых коцентратов (НГМК), \ кобальтового штейна (автоклавной массы), получаемого -jj при обеднении конвертерных шлаков на комбинате «Юж- j уралникель», растворения богатых никелевых концентратов 1 с целью обогащения никелевого электролита на комбинате «Североникель».

Переработка пирротиновых концентратов, содержащих,

%: 3,5—3,9 Ni; 3,2—3,6 Си; 0,13 Со; 47—54 Fe и 28—32 S, осуществляется по технологии автоклавного окислительного выщелачивания (рис. 106).

Окислительное выщелачивание проводят в горизонталь­ных автоклавах с рабочей емкостью 100 м³ при 108 °С и: давлении ~1,5 МПа. Цель процесса — разложение пирро-; тииа с образованием гидроксида железа (РегОз-НгО) и эле-, ментарной серы; при этом в раствор частично переходят 1 цветные металлы в форме сульфатов. Химизм основного про- J цесса сложен и недостаточно изучен. Продуктом процесса i является окисленная пульпа, в твердой фазе которой содер- -■ жатся неокислившиеся сульфиды, гидроксид железа, эле-; ментарная сера и пустая порода, а в водной — растворенные i цветные металлы. 1

Для осаждения растворенных металлов пульпу в реакто­рах с механическим перемешиванием обрабатывают железо­рудными металлизированными окатышами. В результате протекания суммарной реакции, описываемой в общем виде реакцией MeS04+Fe-fS°->MeS-fFeS04, никель, медь и ко­бальт выпадают в осадок в виде сульфидов.

Пирротинодый концентрат

Кислород

Серная кислота

Автоклавное выщелачивание

Окисленная пульпа

I г

Железорудные окатыши

Осаждение цветных металлов

Серосулыридная (рлотация

• В отвал

| 1——Хвосты

Концентрат

\

Серная флотация

Серный концентрат \

Выплавка серы Технологическая сера

I

Сулырибный концентрат

I

В пирометаллургическую переработку

Рис. 106. Упрощенная технологическая схема ав- К потребителю гоклавиого окислительного выщелачивания пирро-

тивовых концентратов

Серосульфидная флотация имеет своей целью флотаци­онное отделение сульфидов и элементарной серы от оксидов (РегОз-НгО) и пустой породы, которые направляются в от­вал. Флотационный серосульфидный концентрат направля­ют на разделение серы и сульфидов также методом флота­ции с получением сульфидного и серного концентратов.

Автоклавный сульфидный концентрат в 3—4 раза боль­ше обогащен цветными металлами по сравнению с исход­ным пирротиновым концентратом. Его плавят в составе ших­ты плавки на мед но-никелевый штейн.

Примером солянокислого выщелачивания с использова­нием экстракции может служить переработка медно-нике­левого файнштейна на промышленной установке в Норве­гии.

При выщелачивании соляной кислотой при 70 °С суль­фиды никеля, кобальта и железа растворяются, a Cu₂S и платиноиды остаются в остатке. Железо в виде HFeCU из­влекают экстракцией раствором трибутилфосфата в керо­сине; кобальт экстрагируют раствором триизооктиламина в толуоле. Из очищенного раствора кристаллизуют №С1₂- •6Н₂0. Эту соль затем прокаливают, улавливая пары со­ляной кислоты, а полученную закись никеля восстанавли­вают водородом. Металл плавят и гранулируют; чистота его составляет 99,7 %.

Глава 9

МЕТАЛЛУРГИЯ СВИНЦА § 1. Свинец и его применение

Свинец—один из немногих металлов, который нашел прак­тическое применение уже в глубокой древности. Археологи­ческие находки показывают, что свинец использовали для изготовления монет и медальонов еще в 5—7 тысячелетии до н. э. Хорошо известен свинцовый водопровод Древнего Рима.

Легкоплавкость и пластичность свинца позволяли обра­батывать его самыми примитивными методами. Задолго до начала нашей эры из него изготавливали сосуды, трубы, кровельные листы, орнаментальные литые изделия и мно­гое другое.

Первоначальное применение свинца, по-видимому, обус­ловлено его попутным получением из серебряных руд. Позд­нее ряд ценных его свойств послужил причиной увеличения спроса на этот металл. В настоящее время потребность в свинце остается очень высокой и его широко используют во многих отраслях народного хозяйства.

Свинец — элемент IV группы 6-го периода периодической системы элементов. Атомный номер свинца 82, атомная мас­са 207,2. В химических соединениях устойчивыми являются его двух и четырехвалентные состояния.

Свинец — металл темно-серого цвета с легким синеватым оттенком. Плотность твердого свинца 11336 кг/м³. Твер­дость свинца повышается при наличии в нем ряда металли­ческих примесей. Со многими металлами свийец образует ряд важных сплавов, которые более тверды и часто более хрупки, чем свинец. Некоторые сплавы на основе свинца очень легкоплавки. С железом свинец не сплавляется, что позволяет применять железную аппаратуру при его получе­нии.

Свинец — плохой проводник тепла и электричества. Его электропроводность почти в 10 раз ниже, чем у серебра.

Для химических свойств свинца характерны резко вы­раженные контрасты. Свинец хорошо противостоит дейст­вию ряда крепких кислот, щелочей и аммиака, но растворя­ется в слабой уксусной и других органических кислотах; погруженный в воду свинец почти не корродирует, но при наличии в ней кислорода быстро разрушается; сухой воздух на свинец не действует, а во влажном он быстро тускнеет вследствие образования поверхностной пленки основного карбоната. Лучшим растворителем свинца является азот­ная кислота.

С кислородом свинец образует ряд оксидов, из которых наиболее важными являются глет (РЬО) и сурик (РЬз04). Наиболее устойчивым из них является РЬО; все остальные оксиды при нагревании разлагаются. Глет легко восстанав­ливается до металла оксидом углерода СО и другими вос­становителями.

В металлургии свинца важную роль играют, кроме РЬО, его сульфид (PbS), силикаты (nPb0-mSi0₂), ферриты (пРЬО-тРе₂Оз).

Свинец, его сульфид и глет при повышенных температу­рах заметно улетучиваются. Это ведет к потерям свинца в металлургическом производстве и требует мер по предохра­нению обслуживающего персонала и населения от отравле­ний, так как пары свинца и его соединений ядовиты.

Свинец находит широкое применение в самых различных областях техники. В наибольших количествах его использу­ют в производстве аккумуляторов и антикоррозионных обо­лочек кабелей.

Среди многочисленных сплавов на свинцовой основе на­ибольший практический интерес представляют баббиты — антифрикционные свинцовистые сплавы с добавками не­больших количеств щелочных и щелочноземельных метал­
лов для изготовления вкладышей подшипников качения; типографские сплавы (Pb+Sb) для изготовления шрифтов; многочисленные припои и другие легкоплавкие сплавы.

Важными, областями применения свинца являются хи­мическая н металлургическая промыщленности, где его в виде труб и листов применяют для футеровки трубопрово­дов и различной аппаратуры, работающих в контакте с аг­рессивными средами, а также для изготовления нераствори­мых анодов, используемых при электролизе цинка, меди и др.

Много свинца расходуется при получении тетраэтилсвин­ца Pb (С2Н5) 4, добавка которого в бензин существенно по­вышает эффективность работы двигателей внутреннего сго­рания. Значительное количество свинца в виде химических соединений используют для производства красителей (свин­цовые белнла, сурик и др.) и различных химикатов.

40-50

5—15

5—10

10—20

5-10

10—15

Структуру потребления свинца в развитых промышлен­ных странах можно выразить следующими цифрами, % от общего потребления:

Аккумуляторы...

Оболочки'кабелей..

Листы и трубы. '..

Тетраэтилсвинец..

Красители и химикаты Сплавы и припои..

Промышленное производство свинца на территории на­шей страны возникло в Восточном Забайкалье в начале XVIII в. на базе серебросодержащих свинцовых руд. Позд­нее выпуск свинца был начат на ряде последовательно по­строенных на Алтае заводов. В начале XX в. его производ­ство было организовано на Северном Кавказе и в Примор­ском крае.

В настоящее время в Советском Союзе создана мощная свинцовая промышленность, полностью обеспечивающая потребность страны. Основными предприятиями, занимаю­щимися выпуском металлического свинца, являются Усть- Каменогорской свинцово-цинковый комбинат (УКСЦК), Ле- ниногорскнй свинцовый комбинат (ЛСК) и Чимкентский свинцовый завод (ЧСЗ).

Крупнейшими производителями свинца за рубежом яв­ляются США, ФРГ, Великобритания, Япония, Австралия, Франция и Канада. На долю этих стран приходится пример­но 70—80 % от общего выпуска свинца в зарубежных стра­нах.

По выпуску и потреблению свинец занимает четвертое место среди цветных металлов (после алюминия, медн и цинка).

§ 2. Сырье для получения свинца и способы его переработки

Основным сырьем для производства свинца являются сульфидные полиметаллические руды. Наибольшее распро­странение имеют свинцово-цинковые и медно-свинцово-цнн- ковые руды. Помимо свинца, в таких рудах обычно содер­жатся цинк, медь, кадмий, висмут, золото, серебро, мышьяк, сурьма, таллий, селен, теллур, германий и инднй. В приро­де встречаются также смешанные и окисленные руды, кото­рые имеют в настоящее время ограниченное промышленное значение.

Важное место в общем балансе производства свинца за­нимает вторичное сырье — промышленные лом и отходы: аккумуляторный бой, оболочки кабелей, свинцовые сплавы и т.д. На долю вторичного сырья приходится около 40 % от общего выпуска свинца.,

Важнейшим свинцовым минералом является галенит PbS. В смешанных и окисленных рудах встречаются церус- сит РЬСОз и англезит PbS04. Основные сопутствующие мет таллы в свинецсодержащих рудах присутствуют в форме сфалерита ZnS, халькопирита CuFeS₂, гринокита CdS, ар- сенопирнта FeAsS₂, пирита FeS₂ и Пирротина Fe7Ss. Пустая порода представлена различными силикатами и карбона­тами.

Свинцовые руды, содержащие не более 8—9 % РЬ, для непосредственной металлургической переработки непригод­ны. По этой причине практически все добываемые руды подвергают обогащению методом селективной флотации.

При обогащении свинецсодержащих руд преследуют две цели: отделить большую часть пустой породы и одновремен­но разделить основные ценные компоненты по самостоя­тельным концентратам. Максимально.при обогащении по­лиметаллических руд получают- шесть продуктов — свинцо­вый, цинковый, медный, пиритный и баритовый концентра­ты н отвальные хвосты. Селекция металлов по одноименным концентратам, перерабатываемым на соответствующих за­водах, обеспечивает упрощение и удешевление технологии их переработки и повышенное извлечение всех ценных ком­понентов.

При производстве свинца обычно перерабатывают свин­цовые концентраты, содержащие, %: 30—80 РЬ; 1—14 Zn;

до 10 Си; 2—15 Fe; 9—15 S; 2—13 Si0₂; до 5 кг/т Au'+Ag. 1 На свинцовых предприятиях в качестве сырьевых мате- Я риалов используют также пыли сернокислотных установок, 1 медеплавильных и цинковых заводов и заводов вторичной I металлургии.

Для переработки сульфидных свинцовых концентратов: применимы в принципе как пирометаллургическая, так и ¹ гидрометаллургическая технология. Однако гидрометаллур­гические способы извлечения свинца вследствие технологи­ческого несовершенства не конкурентоспособны с пироме- ■; таллургией и до сего времени ненашли применения в про­мышленности.: Возможны три метода выплавки свинца из сульфидных концентратов: реакционной, осадительной и восстановитель­ной плавкой.

Реакционная плавка пригодна для переработки только _; очень богатых по свинцу концентратов с минимальным со­держанием примесей и поэтому имеет ограниченное приме­нение. В основе реакционной плавки лежит принцип частич-, ного обжига концентрата: 2PbS4-302=2Pb04-2S0₂, PbS+ j +202 = PbS0₄ с последующим взаимодействием продуктов обжига с остатком сульфида свинца: PbS+2PbO=3Pb+ L-tS0₂ и PbS+PbS0₄=2Pb+2S0₂.

Для наиболее полного восстановления свинца необходи­мо, чтобы концентрат содержал как можно меньше приме­сей, изолирующих реагенты, участвующие в реакциях. Ре­акционная плавка может быть осуществлена в горнах, в • электропечах, кивцэтным процессом и т. д.

Осадительная плавка основана на реакции вытеснения ^ свинца из его сульфида железом PbS-|-Fe=Pb4-FeS.

Хотя осадительная плавка полностью не применяется в; настоящее время в промышленности, реакция, лежащая в ■ ее основе, частично реализуется в практике шахтной восста- - новительной плавки. j

По указанным причинам современная металлургия евин- ■; ца практически полностью базируется на использовании; технологических схем, включающих восстановительную; плавку.

Прямое восстановление сульфидов традиционными уг- < леродистыми восстановителями—задача очень сложная и: технологически в промышленных условиях не осуществи- j мая. В то же время оксид свинца (глет) очень легко восста- - навливается уже при 160—180°С даже в еллбо восстанови- } тельной атмосфере (см. рис. 36). |

Дата добавления: 2015-08-29