Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Выплавка чернового свинца в горнах

31.01.2020

Непосредственную выплавку свинца из сульфидов, основанную на реакциях между сульфидом и окисленными соединениями свинца, раньше проводили в печах, похожих по устройству на кузнечный горн, поэтому ее и назвали горновой плавкой.

При горновой плавке в шихту, состоящую из свинцового концентрата и извести, вдувают воздух. Сернистый свинец при этом окисляется:
Выплавка чернового свинца в горнах

Окисление сульфида начинается с поверхности его зерен и сравнительно медленно распространяется внутрь зерна. В результате взаимодействия внутреннего неокисленного ядра каждой частицы с окислом и сульфатом, составляющими внешнюю ее оболочку, образуется металлический свинец по реакциям:

Для компенсации тепловых потерь при горновой плавке добавляют небольшое количество мелкого угля или кокса.

При горновой плавке даже почти чистого галенита извлечение свинца низкое из-за трудности выделения капель расплавленного металла и твердой или тестообразной шихты и нарушения контакта между частицами реагирующих веществ — сульфида и окисленных соединений свинца. Наличие примесей еще больше снижает извлечение свинца. При горновой плавке получаются богатые свинцом отходы, требующие переработки их восстановительной плавкой. Однако горновая плавка позволяет очень просто извлечь из богатых чистых свинцовых концентратов основную массу свинца, не требуя высоких температур и сложного оборудования, поэтому горновую плавку следует расценивать как вспомогательный процесс в металлургии свинца, выгодный при переработке богатых и чистых (без примесей) свинцовых концентратов.

С давних времен горновая плавка применялась для переработки отборных богатых свинцовых руд, представленных почти чистыми кристаллами свинцового блеска. Такие руды встречались в природе в небольших количествах, и вскоре запасы их были исчерпаны. Главенствующее положение в металлургии свинца заняла восстановительная плавка. Развитие методов флотационного обогащения позволило получить из бедных руд богатые свинцовые концентраты, что возродило интерес к горновой плавке. Прежняя примитивная конструкция горнов была усовершенствована, а успехи пылеулавливания позволили сократить потери свинца с газами горновой плавки, поэтому она применяется на некоторых заводах и в настоящее время.

Современный горн для выплавки свинца показан на рис. 116.

Ванной горна служит продолговатый чугунный ящик длиной около 2,5 м и толщиной стенок 50 мм; ванна установлена на кирпичной кладке или на станине. Печное пространство ограничено тремя кессонами, а с фасада — шторой из листового железа, не доходящей до ванны и образующей проем над ней высотой в 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 веса концентрата, ее предварительно смешивают с концентратом. Расход угля 3—8% от веса шихты, уголь и шихта загружаются в горн послойно. Загрузку располагают так, чтобы она образовала скат от задней стенки к переднему открытому борту ванны. Фурмы оказываются под слоем загруженной шихты.

Воздух, вдуваемый через фурмы, окисляет сульфиды свинца, продукты окисления реагируют с сульфидом по приведенным ранее реакциям. Капли жидкого свинца, просачиваясь через поры твердой шихты, стекают в ванну; накопленный в ванне свинец выпускают периодически через летку.

Во время плавки шихту перемешивают ломиком, который приводится в действие механизмом, движущимся по подвесным путям вдоль переднего открытого борта ванны. Конец ломика, погруженный в шихту, совершает движения в вертикальной плоскости и одновременно перемещается вдоль горна.

Рабочий, обслуживающий горн, периодически выгребает часть шихты на наклонную чугунную плиту, сортируя ее по внешнему виду. Отделившиеся при этом капли свинца стекают в канавку на внешнем крае плиты. Недостаточно прореагировавшую шихту он сбрасывает в гори, а отходы, в виде пористой спекшейся массы, называемые серым шлаком, удаляет.

Газы из печного пространства направляются по газоходу в пылеуловители. До 25—30% шихты уносится газами в виде пыли, поэтому тщательная очистка газов от пыли является необходимым условием горновой плавки.

Грубая фракция пыли оседает в газоходах и осадительной камере, тонкая пыль улавливается мешочными фильтрами или электрофильтрами.

Продукты плавки — черновой свинец, серый шлак и пыль. В черновой свинец переходит 65—70% свинца, содержащегося в шихте. Черновой свинец горновой плавки менее загрязнен примесями, чем получаемый в шахтных печах.

Серый шлак получается в виде пористой спеченной массы: он представляет собой конгломерат непрореагировавших частиц шихты, сцементированный свинцом и его легкоплавкими соединениями. Выход серого шлака зависит от чистоты перерабатываемого концентрата и колеблется в пределах 15—30% от веса исходной шихты.

Примерный фазовый состав серого шлака горновой плавки, %:

Серый шлак перерабатывают в шахтных печах, где его можно-проплавлять совместно со спеком, полученным при обжиге свинцовых концентратов.

Пыль, собираемая из газоходов и мешочных пылеуловителей или электрофильтров, близка по составу к перерабатываемой шихте. В грубых фракциях ее собираются тяжелые частицы сульфида свинца, в тонких — окись и сульфат.

Общее содержание свинца в пыли 60—75%. Пыль поступает на спекающий обжиг, а полученный из нее спек подвергается восстановительной плавке.

Технико-экономические показатели горновой плавки в значительной степени зависят от качества перерабатываемых концентратов.

Выход чернового свинца существенно понижается, и процесс становится невыгодным при содержании свинца в концентрате меньше 65%.

При переработке 70—75%-ных концентратов прямое извлечение в черновой свинец достигает 70%, а полное извлечение с учетом выхода металла при переработке серого шлака и пыли составляет 95—97%.

Распределение свинца между продуктами горновой плавки характеризуется следующими цифрами: в черновой свинец переходит 65—70% металла, в серый шлак 15%, в пыль 15—20%. Эти данные показывают, что в современных условиях горновую плавку можно рассматривать только как вспомогательный процесс, позволяющий извлечь из богатых концентратов часть свинца за одну операцию при затрате небольших количеств топлива и флюсов.

Производительность горнов составляет 6—10 т концентрата в сутки на линейный метр длины ванны. Ванну длиной более 2,5 м не делают из-за трудности ее обслуживания.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: