Способы выплавки свинца из концентратов

38 вопрос (Способы выплавки свинца из концентратов)

Способы выплавки свинца из концентратов

9.3.1. восстановительная плавка

Среди применяемых теперь способов получения свинца из концентратов наибольшее распространение в производстве имеет восстановительная шахтная плавка. Перед плавкой свинцовый концентрат подвергают обжигу со спеканием для превращения сульфидов в окcиды и получения агломерата.

Галенит окисляется по реакции:

2PbS + 3О₂ → 2РbО + 2SO₂.

Агломерат плавят с коксом, чтобы восстановить свинец:

2РbО + С → Рb + СО₂,

PbO + CO → Pb + CO₂.

Сродство к кислороду у свинца меньше, чем у железа. При плавке выбирают такие условия, при которых железо восстанавливается только до FeO и переходит в шлак.

Примеси с большим сродством к кислороду собираются в шлаке, а с малым сродством – восстанавливаются до металлов и растворяются в свинце. Получаемый при плавке загрязненный примесями черновой свинец в жидком виде отделяют от более легкого шлака и направляют на рафинирование.

Восстановительную плавку проводят в шахтных печах, для которых нужен кусковой материал, поэтому одновременно с обжигом концентрат спекают. В шихту обжига вводят флюсы, необходимые при плавке. Переделы свинцовой восстановительной плавки показана на рис. 57

Рис. 57. Схема свинцовой восстановительной плавки

9.3.2. горновая плавка

Этот способ, известный с древних времен, теперь применяют для переработки очень богатых концентратов, содержащих 75–78 % Рb.

В шихту, состоящую из почти чистого свинцового блеска и извести, вдувают воздух; сернистый свинец окисляется:

2PbS + 3O₂ → 2PbO + 2SO₂,

2PbO + 2SO₂ + O₂ → 2PbSO₄.

Окисление протекает медленно. Остаток сульфида взаимодействует с оксидам и сульфатом, выделяя свинец:

PbS + PbSO4 → Pb + 2SO₂,

2PbO + PbS → 2Pb + SO₂.

Последние две реакции эндотермичны, поэтому для компенсации тепловых потерь к концентрату добавляют небольшое количество мелкого угля или кокса.

Реакции горновой плавки возможны уже при температурах 700–800 °С, недостаточных для плавления шихты, которая в течение всего передела остается твердой. Капли восстановленного свинца выделяются из сыпучей шихты неполно, кроме того, реакции между сульфидами и оксидами прерываются из-за разобщения реагирующих веществ примесями. В итоге свинец извлекается неполно, отход передела – серый шлак – содержит до 30% Рb и его требуется дополнительно перерабатывать.

Горн для выплавки свинца показан на рис. 58.

Рис. 58. Горн для выплавки свинца 1 – корыто; 2 – кессон: 3 – наклонная плита; 4 – станина; 5 – механизм для перегребания

Ванной горна служит продолговатый чугунный ящик длиной около 2,5 м, шириной 0,5 м и глубиной 0,25 м при толщине стенок 50 мм. Горн установлен на кирпичной кладке или станине; печное пространство ограничено тремя кессонами, а с фасада – шторой из листового железа, не доходящей до ванны и образующей проем над ней высотой 500 мм по всей длине переднего борта.

К переднему борту ванны примыкает наклонно поставленная чугунная плита с желобком по ее внешнему краю. В заднем кессоне имеются фурмы, расположенные в одну линию несколько выше борта ванны.

Пуск горна начинается с разогрева ванны и заполнения ее жидким свинцом. На поверхность свинца загружают шихту, состоящую из свинцового концентрата, извести и мелкого кокса или угля. Количество извести составляет 2–3 % от массы концентрата; расход угля 3–8 % от массы шихты. Известь предварительно смешивают с концентратом.

Загрузку располагают так, чтобы она образовала скат от задней стенки к переднему открытому борту ванны; фурмы оказываются под слоем