Характеристика сырья для производства свинца. Изучение подготовительных операций перед восстановительной плавкой на черновой свинец. Шахтная плавка свинцового агломерата как основной способ получения чернового свинца. Реакционный метод получения свинца.
Аннотация к работе
Свинец - один из немногих металлов, которые нашли практическое применение уже в глубокой древности. Археологические находки покалывают, что свиней использовали для изготовления монет и медальонов еще в 5-7 тысячелетии до н.э. Задолго до начала нашей эры из него изготавливали сосуды, трубы, кровельные листы, орнаментальные литые изделия и др.Помимосвинца, в таких рудах обычно содержатся цинк, медь, кадмий,висмут, золото, серебро, мышьяк, сурьма, таллий, селен, теллур, германий и индий. Важное место в общем балансе производства свинца занимаетвторичное сырье - промышленные лом и отходы: аккумуляторныйбой, оболочки кабелей, свинцовые сплавы и т.д. При обогащении свинецсодержащих руд преследуют две цели:отделить большую часть пустой породы и одновременно разделитьосновные ценные компоненты по самостоятельным концентратам.Максимально при обогащении полиметаллических руд получаютшесть продуктов - свинцовый, цинковый, медный, пиритный ибаритовый концентраты и отвальные хвосты. Для переработки сульфидных свинцовых концентратов применимы в принципе как пирометаллургическая, так и гидрометаллургическая технология.Однако гидрометаллургические способыизвлечения свинца вследствие технологического несовершенстване конкурентоспособны с пирометаллургией и до сего временине нашли применения в промышленности. Классический вариант этого способа получения свинца - горновая плавкапригодна для переработки только очень богатых свинцовыхконцентратов, содержащих 75 - 78 % РЬ.В основе реакционной плавки свинца лежит принцип частичного окислительного обжига концентрата по реакциям:2PBS 3O2 = 2РЬО 2SO2, PBS 2O2 = PBSO4 последующим взаимодействием продуктов обжига с остаткомсульфида свинца:PBS 2PBO=3Pb SO2 и Pb PBSO4=2Pb 2SO2Подготовительные операции перед восстановительной плавкойна черновой свинец включают: а) приготовление компонентов шихты; Шихту для агломерации составляют из сульфидных концентратов, богатых окисленных руд, оборотных материалов свинцового и цинкового производств и флюсов - железной руды (пиритного огарка), известняка или кварца. Готовая шихта агломерации должна иметь следующий примерный химический состав, %: 45 - 50РЬ; 6 - 8S; 1 0 - 20CAO;25 - 35FEO; 20 - 25Si03.Перед обжигом шихту тщательноперемешивают в барабанных смесителях и одновременно увлажняют до оптимальной влажности 8-10 %. Требования к ограничениям в шихте содержания свинца впределах 45-50 % обусловлены в основном двумя факторами.Обогащение шихты свинцом приводит к повышенным его потерямпри обжиге за счет улетучивания, а восстановительная плавкабедного агломерата характеризуется худшими техникоэкономическими показателями. Кроме окисления сульфидов при обжиге возможно взаимодействие оксида свинца с кислотными оксидами пустой породы ифлюсов с образованием легкоплавких соединений, напримерсиликатов (2РЬО • Si02) или ферритов (РЬО • ?е20 3) и их эвтектик.При последующем охлаждении жидкая фаза затвердевает и сваривает всю массу шихты в прочный, пористый, кусковой материал - агломерат.В нем кроме свинца, какправило, присутствуют медь, цинк, мышьяк, сурьма, золото,серебро, олово, висмут, железо и другие элементы. Свинец - основной компонент агломерата - представлен внем силикатами, ферритами и глетом РЬО, которые могут бытьлегко восстановлены при температурах > 1000 ’С в слабовосстановительнойатмосфере.Необходимые для плавки температуры и восстановительнаяатмосфера в печи обеспечиваются протеканием процесса горения кокса по реакциям. Химизм процессов восстановления основных соединений свинца при плавке агломератаможно представить следующими реакциями: (3) Присутствующий в агломерате или образующийся при плавкесульфид свинца PBS(см. реакцию (8) в условиях свинцовойшахтной плавки не восстанавливается и переходит в штейн.Еслиплавке подвергают высокосернистый (недостаточно обожженный)агломерат, то в шихту вводят железный скрап или стружку длявытеснения свинца из его сульфида по реакции осадительной плавки: PBS Fe=Pb FES. Для восстановления оксидов свинца до металла, как уже отмечалось ранее, требуется слабовосстановительнаяатмосфера.В этих условиях легче свинца восстанавливаются лишь оксидныесоединениямеди.Восстановленная медь растворяетсяв свинце.Переработка свинцовых шлаков в настоящее время являетсяобязательной стадией замкнутой технологической схемы свинцового производства и позволяет довести общее извлечениесвинца до 97 - 98 %. Фьюмингованием(шлаковозгонкой) называется процесс восстановительной обработки жидких шлаков продувкой смесьювоздуха с восстановителем (природным газом или угольнойпылью) при и температуре 1200-1300 °С В условиях необходимой для отгонки цинка сильновосстановительной атмосферы, свинец, индий и кадмий быстро возгоняются в начале процесса фьюмингования. Фьюмингованием из шлаков извлекают до 90-94% Zn и по 95-98 %свинца, индия и кадмия. Содержащиеся в шлаке медь и благородные металлы могутбыть извлечены путем обработки жидких шлаков после фьюмингования сульфидами в присутствии восстановителя с целью образования штейна.