Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Теоретическая сущность процесса реакционной плавки свинца

Теоретическая сущность процесса реакционной плавки свинца


Сущность горновой плавки заключается в обработке смеси богатого сульфидного свинцового концентрата с твердым топливом струей сжатого воздуха. При этом происходит частичный обжиг PbS с образованием PbO и PbSО4 и реакции взаимодействия между PbS и продуктами его окисления — PbO и PbSО4. Этот процесс сходен с ранее применявшейся отражательной плавкой, но отличается от нее тем, что обжиг и реакционная плавка проводятся одновременно; кроме того, часть свинца восстанавливается углеродом топлива.
Реакция обжига PbS и ее тепловой эффект следующий:
Теоретическая сущность процесса реакционной плавки свинца

приведенная реакция является суммарной, так как процесс окисления сульфида свинца протекает в несколько ступеней:
Теоретическая сущность процесса реакционной плавки свинца

Свинцовый блеск может окисляться и непосредственно до сульфата. Проф. Д.М. Чижиков и Г.С. Балихина установили, что заметные количества сульфата свинца образуются при окислении сульфида уже при 200—300° С, процесс протекает крайне медленно.
После частичного обжига шихта содержит в твердом состоянии следующие химические соединения свинца: PbS, PbO и PbSО4. При нагревании этих веществ, взятых в определенном соотношении, протекают следующие реакции:
Теоретическая сущность процесса реакционной плавки свинца

Эндотермические реакции (3) и (4) обратимы. Между участниками этих реакций при температуре процесса не образуется ни твердых, ни жидких растворов. Для таких реакций, протекающих в конденсированных фазах, константа равновесия выразится давлением SO2:
Kp = pSO2.

Равновесное давление SO2 может быть определено экспериментально либо вычислено.
Зависимость равновесного давления SO2 от температуры для реакции (3) выражается следующими цифрами:
Теоретическая сущность процесса реакционной плавки свинца

Ta же зависимость для реакции (4):
Теоретическая сущность процесса реакционной плавки свинца

При определенных температуре и давлении SO2 наступает химическое равновесие: реакции протекают с одинаковой скоростью в обоих направлениях. При повышении температуры равновесие нарушается и реакции идут слева направо в сторону образования Pb и SO2. Таким образом, повышение температуры полезно для реакционной плавки, так как при этом возрастает выход металлического свинца и ускоряется обжиг PbS. Ho как для обжига (во избежание комкования), так и для самой реакционной плавки шихту необходимо сохранять в твердом состоянии. Поэтому процесс реакционной плавки осуществляется при температурах не выше 800—850° С. При более высоких температурах PbO расплавляется, происходит расслаивание по плотности, отчего нарушается контакт между сульфидом и окислом свинца и вытапливание свинца прекращается.
Приведенные ранее цифры давления SO2 для реакций (3), (4) показывают, что температура 800—850° С вполне достаточна для протекания этих реакций, так как pSO2, при этом превышает 1 ат.
При более низком давлении SO2, но постоянной температуре рассматриваемые обратимые реакции начинают течь в сторону образования металлического свинца. Небольшой слой обрабатываемой шихты, ее энергичное перемешивание и хорошая тяга позволяют поддерживать в газах низкое давление SO2. На практике содержание SO2 в газах не превышает 4—5%.
При реакционной плавке можно было бы получить полное извлечение свинца только при строго определенном соотношении PbS, PbO, PbSO4 и при идеальном между ними контакте. Такие условия на практике неосуществимы. Избыточная окись свинца восстанавливается за счет С и CO по реакциям:
Теоретическая сущность процесса реакционной плавки свинца

Термодинамическая оценка реакций (1—6) проведена ранее.
Для осуществления этих реакций, а также для того, чтобы восполнить недостаток тепла, получаемого от окисления сульфидов, в шихту горновой плавки вводят некоторое количество углеродистого топлива. Обычно это коксовая мелочь в количестве 4—10% от веса шихты. Чем интенсивнее процесс и чем больше в шихте содержится сульфидной серы, тем меньше требуется топлива для горновой плавки. Желательно, чтобы в коксовой мелочи не содержалось много золы (не более 10—12%), так как она отрицательно влияет на горновой процесс. Количество же серы в коксе безразлично, так как сама шихта содержит много серы.
Имеет значение крупность кокса, оптимальная от 5 до 15 мм. Более крупные частицы кокса способствуют сегрегации шихты, а более мелкие выносятся с пылью.
Добавлено Serxio 1-03-2017, 01:04 Просмотров: 590
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent