Обжиг и спекание свинцовых концентратов

39 вопрос (Обжиг и спекание свинцовых концентратов)

9.4. Обжиг и спекание свинцовых концентратов

Чтобы получить огарок в виде кускового спека, пригодного для восстановительной шахтной плавки, свинцовые концентраты в смеси с флюсами обжигают на спекательных машинах.

Сульфиды воспламеняются на поверхности шихты в потоке топочных газов зажигателя. Далее при движении тележки над камерами всасывания загораются и нижележащие слои шихты.

Реакции окисления сульфидов экзотермичны:

2PbS + 3О₂ → 2РbО + 2SO₂,

2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂,

4FeS₂ + HO₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂.

Сульфиды сурьмы, мышьяка, меди также превращаются в оксиды.

Сернистый газ частично окисляется до SO₃ и образует сульфаты:

PbO+SO₃ → PbSO₄,

ZnO + SO3 → ZnSO₄.

По подобным реакциям возможно также образование сульфатов меди и серебра. Наиболее устойчив сульфат свинца, для разложения его необходима температура выше 1000 °С

Оксид мышьяка (III) частично испаряется и уносится потоком газов, а частично окисляется до слаболетучего оксида мышьяка (V). Сурьма окисляется при обжиге до оксида сурьмы (III),(IV) и (V), причем только низший оксид сурьмы: обладает заметной летучестью.

Кислотные оксиды металлов реагируют с основными оксидами, образуя силикаты, ферриты, арсенаты и антимонаты свинца, железа, цинка и других металлов. По этой причине сурьма и мышьяк частично остаются в спеке.

Оксиды свинца, кадмия, сульфиды свинца, сурьмы, олова и металлический свинец при температурах обжига имеют заметные давления паров (табл. 20); они частично улетучиваются и уносятся газами.

Таблица 20

Приближенные данные о летучести некоторых металлов и их соединений

Спекание происходит вследствие образования легкоплавких соединений и сплавов. Силикаты свинца и сплавы их с оксидом свинца плавятся в пределах температур 670–883 °С; эвтектики в системе SiО₂ – FeO – CaO имеют температуру плавления 1030–1050 °С, сульфиды и их сплавы плавятся в интервале температур 800–1100 °С.

Преждевременное спекание нежелательно, так как легкоплавкие составляющие будут обволакивать частицы не успевших окислиться сульфидов, прекращая доступ воздуха к их поверхности; в полученном спеке останется неокисленная сера. Однако для разложения сульфатов и хорошего окускования обжиг необходимо заканчивать при 1000–1100 °С.

Преждевременному спеканию материала препятствуют смешанные с концентратом измельченные флюсы, необходимые при последующей плавке, а также возврат (мелкий спек, непригодный для плавки); они разделяют частицы концентрата. Кроме того, вводимый в качестве флюса известняк диссоциирует при обжиге на СаО и СО₂ с поглощением тепла, препятствуя резкому повышению температуры. Таким же регулятором температуры в момент зажигания служит вода, которой увлажняется шихта перед загрузкой на спекательную машину.

Увлажнение способствует слипанию частиц концентрата в комочки, которые в слое лежат менее плотно, чем порошок, а также предупреждает распыление шихты при загрузке. Влажность шихты достигает 8–10 %.

Чтобы полнее выжечь серу, шихту разбавляют 2–3 частями ранее