Металлургия Pb

Вопрос №20. Металлургия Pb

Осн. вид сырья – свинцовый концентрат, полученный при селективном обогащении свинцово-цинковых или медно-цинковых руд, кот. бывают сульфидные, реже смешанные. Около 1/3 Ме выплавляют из отходов. Концентраты различны по составу: 31-78% Pb, 3-14% Zn, до 10% Cu, 2-15% Fe, 12-25% S, 1-12% SiO2, 0,1-3% CaO, 50-5000 г/т Au+Ag. Осн. технологическая схема пр-ва вкл. селективную флотацию руд и восст. плавку концентратов в шахтных печах. Перед плавкой концентраты обжигают и спекают с флюсами на спекательных машинах. В процессе обжига и спекания свинцовых концентратов сульфиды воспламеняются в потоке топочных газов зажигателя. При движении паллеты над камерами всасывания зажигаются и нижние слои шихты. Сернистый газ при избытке воздуха окисляется до SO3, кот. образует сульфаты. Образование сульфата Pb необходимо предупредить иначе он вновь восстанавливается до сульфата, поэтому t обжига должна быть не ниже 1000-1100 0С, ограничить доступ O2. Силикаты Pb и сплавы с окисью свинца плавятся в пределах 670-883 0С, сульфиды и их сплавы – 800-1100 0С, эвтектики в сис-ме SiO2, FeO, CaO – 1030-1050 0С. Помимо концентрата в шихту вводят свинцовые кеки от пр-ва Zn и оборотную пыль обжига и плавки. Чтобы полнее выжечь S, шихту разбавляют одно-, трехкратным по массе кол-ве оборотного концентрата, либо обжигают дважды. Крупность концентрата не менее 0,1мм. Шихту загружают пластинчатым питателем в увлажнитель, из кот. в маятниковый питатель, кот. распыляет шихту по ширине ленты толщиной слоя 200-300мм. Обычная ск-ть движения агломерационной ленты 0,6-1,5 м/мин. Среднее сод. SO2 в отходящих газах 1,5-3%. Самый богатый газ в начале обжига в первых камерах всасывания.  Затем осущ. плавку в шахтных печах для получения чернового Pb. Устройство шахтных печей сходно с применяемыми для медных или окисленных никелевых руд. Внутри горн выкладывают из шамотного кирпича на бетоне в виде корыта глубиной 600мм, стены горна футерованы магнезитом. Для выпуска Pb – сифон (250х250мм) соед. горн у лещади с наружной чашей и отходящим из нее желобом. У печей длиной до 6м делают 2 сифона на расстоянии 2м друг от друга. В боковых кессонах проемы с летками для выпуска штейна и шлака. Смесь штейна и шлака стекает по короткому водоохлаждаемому желобу в большой наружный отстойник, обогреваемый мазутом, газом или электричеством. Продукты плавки здесь накапливаются и расслаиваются. По мере надобности их отправляют на переработку. Колош. шатер выкладывают из шамота в стальном каркасе. Свод примыкает к газоходу. Агломерат, кокс, флюсы подают по рельсовым путям. Главная масса кокса сгорает в районе фурм, где t=1450-1500 0С. Газы поднимаются вверх, передавая шихте тепло. Температура в горне 900-1000 0С, колошниковых газов на выходе 250-400 0С. При спекании осн. масса Pb связана в силикаты с t(пл)=700 0С и вскоре после загрузки в печь они начинают расплавляться и растворять окислы др. Ме. Pb, Fe, примеси восстанавливаются из силикатного расплава: (МеО)+СО=[Ме]+СО2

Примеси окиси Cu, Bi, Zn, As, Sb восстанавливаются попутно и растворяются в Pb. Zn переходит в шлак, As частично испаряется или возгоняется в виде As4O6. Силикатный расплав, стекая вниз объединяется свинцом и располагается над слоем жид. Ме. Сульфиды Pb, Fe, Cu не окислившиеся при обжиге сплавляются в штейн и хорошо растворяют Au, Ag. Сульфаты Pb, Zn восстанавливаются до сульфидов и разлагаются при контакте со шлаком PbSO4+SiO2+CO=PbSiO3+SO2+CO2

 Штейн – нежелательный продукт плавки. Для его переработки необ. сложные  переделы. Штейн, состоящий из 8-17% Pb, 7-40% Cu, 16-45% Fe, 20-25% S, 1кг/т Ag+Au, отливают в блоки.  После охлаждения дробят, смешивают с известняком, кварцом, спекают и плавят отдельно от осн. шихты. Шлак дорабатывают при рудной плавке. Затем осущ.  возгонку Pb и Zn и шлака в шлаковозгоночных печах собранных из кессонов на охлаждаемой водой чугунной плите 3х7м при высоте до 3м; на длинных сторонах кессонов фурмы выше кот. заливают шлак, с воздухом вдувают угольную пыль. Пары  восст. Ме и сульфида Pb окисляются и уносятся газами в виде тонкой пыли, газоохлаждают, исп. их тепло в паровых котлах, а пыль улавливают в рукавных фильтрах. При исп. свинцово-цинковой руды проводят шахтную плавку. Печь для этого отличается герметичным устройством для загрузки агломерата и кокса, нагретого до 800 0С. Воздух вдувают при 700 0С подогревая в рекуператорах. Состав шлака из расчета, чтобы он min растворял ZnO, был тугоплавким и переходил в жид. при 1250 0С. В газах 5-6% СО2, их необходимо быстро охладить, чтобы не обр. СО и не окислял Zn. Конденсатор – камера из карборудного кирпича со стальными роторами, энергично разбрызгивающими жид. Pb. Мелкие брызги Ме охлаждают газы. Zn конденсируется на их поверхности и растворяется  в Pb. В сплаве непрерывно вытекающим в отстойник примерно 2,5% Zn. Также Pb получают из сульфидного концентрата исп. электроды, кот. погружают в шлак, а вторым полюсом служит слой Pb. Температура ванны 1350 0С. Черновой Zn загрязняется примесями и требует рафинирования.